Автономный последовательный инвертор

(51) М. К . Н 02 М 7/515 Гееударственнмй комитет СССР но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротермических установок.Недостатком большинства схем автономных инверторов является невозможность их работы при изменении параметров нагрузки в широком диапазоне. При работе на резкопеременную нагрузку возможны режимы, вызывающие высокую степень раскачки напряжения на реактивных элементах системы инвертор-электротермическая установка, что может привести к срыву процесса инвертирования.Известно, что одним из способов, устраняющих этот недостаток, является образование вентильных контуров сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в электромагнитных полях реактивных элементов, в источник питания. Этот способ позволяет уменьшить амплитудные значения напряжений на вентилях, коммутирующих индуктивностях и емкостях, например, в схеме тиристорного инвертора с отсекающими диодами 11.Недопустимая раскачка напряжения предотвращается путем сброса излишней реактивной энергии, запасенной коммутирующей индуктивностью, на разделительные конденсаторы, заряженные до напряжения источника питания.Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий связанные со входными выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и коммутирующего дросселя, зашунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами. В этом инверторе уменьшение амплитуды перезаряда коммутирующего конденсатора осуществляется ограничением напряжения коммутирующего дросселя до величины, равной сумме питаю щего напряжения и падения напряжения нанагрузочном контуре 2.Для обеспечения устойчивой работы этого инвертора в широком диапазоне изменения нагрузок необходимо ограничить нащем дросселе меняет полярность, и в момент равенства напряжения коммутирующего дросселя половине напряжения источника питания отпираются ограничивающие диоды 16 и 17 и ток коммутирующего контура резко спадает до нуля. Первый интервал на этом заканчивается.Второй интервал. Начинается с момента включения ограничивающих диодов 16 и 17. При этом избыток реактивной энергии; запасенной в электромагнитном поле коммутирующего дросселя 11, сбрасывается на конденсаторы 12 и 13. С прекращением тока сброса заканчивается второй интервал. 45 50 55 пряжение на коммутирующем дросселе до уровня половины питающего напряжения.С целью повышения надежности и КПДв инверторе между точками соединения дио -дов и дополнительными конденсаторами иконцами последовательной цепочки включены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами.На фиг. 1 и 2 представлены вариантысхем инверторов. 1 ЮАвтономный последовательный инверторсодержит мост, в плечи которого включены тиристоры 1 - 4, а в диагональ переменного тока - коммутирующий конденсатор 5. Аноды тиристоров 1 и 2 объединены и подключены через фильтровый дроссель 6 к положительному полюсу источника питания, а катоды тиристоров 3 и 4 служат для подключения одного из выводов нагрузки 7, другой вывод которой подключен через фильтровый дроссель 8 к отрицательному полюсу источника питания. Ко входным выводам через фильтровые дроссели 6 и 8 подключена цепочка из последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 9 и 10 и коммутирующего дросселя 11. Параллельно цепочке одного из фильтровых конденса- О торов 9 (либо 10) и коммутирующего дросселя 11 подключен контур, состоящий из дополнительного конденсатора 12 (либо 13) и дополнительного дросселя 14 (либо 15), а между общей точкой конденсаторов и дросселей параллельных контуров включены неуправляемые вентили 16 и 17.Автономный последовательный инверторработает в двухтактном режиме, Каждый такт разбивается на три интервала.Первый такт.35Первый интервал. Управляющими импульсами отпираются тиристоры 1 и 4 и по цепи 9 - 1 - 5 - 4 - 7 10 - 11 - 9 начинаетпротекать ток перезаряда коммутирующегоконденсатора 5, близкой по форме к полу- волне синусоиды. При этом ток через нагрузку протекает сверху вниз. С переходом тока коммутирующего контура через амплитудное значение напряжение на коммутируюТретий интервал. Бестоковая пауза моста, которая длится до момента включения тиристоров" 2 й 4;:Второй такт.Начинается включением тиристоров 2 и 4. Электромагнитные процессы, которые при этом происходят в инверторе, аналогичны описанным выше.В данном инверторе повышение КПД может быть достигнуто и в том случае, если один вывод нагрузочного контура, соединенный с катодной группой моста, соединить с одной из обкладок конденсатора 10, а катоды моста объединить с другим выводом нагрузки и через фильтровый дроссель 8 соединить с отрицатальным полюсом источника питания (см. фиг. 2).Таким образом, предлагаемый интвертор позволяет увеличить КПД инвертора на 10 - 15% за счет улучшенного гармонического состава тока и повысить эффективность ограничения перенапряжений на элементах инвертора на 10 - 15%, а следовательно, повысить его надежность при изменении нагрузки в широком диапазоне, что важно при индукционном циклическом нагреве стальных заготовок,Формула изобретенияАвтономный последовательный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и коммутирующего дросселя, зашунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, между точками соединения диодов с дополнительными конденсаторами и кон- цами последовательной цепочки включены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соедйнен последовательно с выходными выводами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Межвузовский научный сборник. Уфа,1976,6, с. 9, рис. 1.2. Авторское свидетельство СССР610266, кл. Н 02 М 7/515, 1976,748741 фр Соста Техре Тираж. Решетни ЦНИИПпо 113035, М л пал ППП Госу ел ам сква, Пате дарственнизобретеЖ - 35,нт, г. У Редактор П. МакаревичЗаказ 4400 витель И.ЖеребинаК.Шуфрнч Корректор783 Подписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5жгород, ул. Проектная, 4