Автономный последовательный инвертор

рцУ 52690 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВЙДЕ ТЕЛЬ СТВУ Союз Соеетских Социалистических Ресиублик(4 кования описания 30.07.80 опуб ын, В, И. Лузгин, А. А. Рухман, В. Н, Антонова и В. А. Самород на Трудового Красного Знаменинститут им. С, М. Кирова(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛ ТЕЛЬНЫЙ ИНВЕР Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к автономным последовательным инверторам, и может быть использовано, например, в установках для индукционного нагрева металлов. дИзвестны автономные последовательные инверторы,В одном из известных автономных последовательных инверторов ограничение напряжения на элементах при изменении на грузки достигается за счет дополнительных вентилей и конденсаторов 1.В другом известном инверторе для дальнейшего улучшения технико-экономических показателей применены вспомогательные и 15 обратные вентили, с помощью которых осуществляется ограничение напряжения на нагрузке и отвод избыточной энергии от коммутирующих и фильтровых дросселей 21. 20Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является автономный последовательный инвертор, содержащий вспомогательные и обратные вентили, с помощью которых осуществляется от вод избыточной энергии от коммутирующих дросселей и нагрузки 31. Однако в таком инверторе напряжение на тиристорах велико, а время, предоставляемое им для восАвторыизобретения В, В, Шип(71) Заявитель Уральский орд становления запирающих своиств, зависит от величины нагрузки,Целью настоящего изобретения является снижение напряжения на тпрнсторах и повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, что автономный последовательный инвертор, содержащий мост силовых тирпсторов с коммутирующим конденсатором в диагонали постоянного тока, причем последовательно с каждым из тпристоров включен насыщающийся дроссель и соответствующая полу- обмотка анодного илп катодного фильтрового дросселя, средние точки обмоток которых связаны через ограничивающие дроссели с соответствующими входными выводами, а крайние выводы - через фильтровые конденсаторы и коммутирующие дроссели с выходными выводами, и содержащий вспомогательные и обратные вентили, снабжен включенным между средними точками обмоток фпльтровых дросселей дополнительным конденсатором, выводы которого через вспомогательные вентили связаны с соответствующими точкам н соединения фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей,Принципиальная электрическая схема ипвертора приведена па чертеже. На схеме55 60 65 обозначены; 1 - 4 - силовые тиристоры, Б- коммутирующий конденсатор, б, 7 - фильт ровые дроссели, 8, 9 - коммутирующие дроссели, 10 - 13 - вспомогательные вентили, 14 - 17 - дополнительные вентили, 18 - 21 - обратные вентили, 22 - дополнительный конденсатор, 23 - нагрузка, 24 - 27 - фильтровые конденсаторы, 28 - 31 - насыщающиеся дроссели, 32, 33 - ограничивающие дроссели.Инвертор в установившемся режиме работает следующим образом. В первом такте работы отпираются вентили 1, 2 и импульс тока за счет энергии, запасенной в коммутирующем конденсаторе, протекает вначале по контуру: 5 - 2 - 31 - 17 - 8 - 23 - 8 - 14 - 28 - 1 - 5, а затем, когда запираются вентили 14 и 17, - по контуру: 24 - 28 - 1 - 5 - 2 - 31 - 27 - 8 - 23 - 8 - 24. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующем дросселе 8 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение источника питания, отпираются вентили 10, 13. С этого момента прекращается ток в контуре: 24 - 28 - 1 - 5 - 2 - 31 - 27 - 8 - 23 - 8 - 24, и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующего дросселя 8 по контуру: 8 - 10 - 22 - 13 - 8 - 23 - 8. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора. Во втором такте отпираются вентили 3, 4 и импульс тока протекает вначале по контуру: 5 4 30 - 16 - 9 - 23 - 9 - 15 - 29 - 3 - 5, а затем, когда запираются вентили 15, 16, по контуру: 25 - 29 - 3 - 5 4 30 - 26 - 9 - 23 - 9 - 25. Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутирующем дросселе 9 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение источника питания, отпираются вентили 11, 12. С этого момента прекращается ток в контуре: 25 - 29 - 3 - 5 4 30 - 26 - 9 - 23 - 9 - 25, и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующего дросселя 9 по контуру: 9 - 11 - 22 - 12 - 9 - 23 - 9. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора,При возрастании эквивалентного сопротивления цагрузочного контура на нем возрастает напряжение. С момента достижения амплитуды напряжения на нагрузке, равной напряжению источника питания, отпираются вентили 18, 19, 20, 21 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузке, по контурам: 23 - 18 - 22 - 21 - 23 и 23 - 19 - 22 - 20 - 23, При этом происходит ограничение напряжения на нагрузочном контуре и исключается нарушение коммутации вентилей инвертора при значительном возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки.Таким образом, предлагаемый инвертор позволяет, во-первых, ограничить напряже 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ния на элементах инвертора в режимах малых сопротивлений и при раскомпенса. ции нагрузочного контура на заданном уровне; во-вторых, на интервале времени, предоставляемого на восстановление управляемости, к прямым вентилям прикладывается обратное напряжение, что способ ствует скорейшему рассасыванию неоснов ных носителей в вентиле и восстановлению его свойств управляемости; в-третьих, интервал времени, предоставляемого на восстановление управляемости, практически не зависит от степени компенсации нагрузочного контура и от величины его эквивалентного сопротивления даже при значительном возрастании последнего, поскольку напрякение на нагрузке ограничено обратным вентильным мостом, следовательно, инвертор способен работать в широком диапазоне изменения сопротивления нагрузки; в- четвертых, поскольку к прямым вентилям в момент отпирания противофазных прикладывается напряжение, равное геометрической сумме напряжений на коммутирующих конденсаторе и дросселе, на нагрузке и источнике питания, оно оказывается ниже ца 30 - 40%, чем в схемах с коммутирующими дросселямц, вынесенным из моста инвертора, что позволяет снизить число последовательно соединенных вентилей в плече ицвертора и тем самым снизить стоимость основного оборудования; в-пятых, включение диодов сброса, связанных с отпайками половин коммутирующих индуктивностей, позволяет снизить длительность затягивания тока сброса во второй половине полу- периода, т, е, позволяет устранить режим отпирания очередных вентилей, когда еще це окончился этап сброса, который сопровождается чрезмерными скоростями нарастания тока в прямых вентилях; это также позволяет дополнительно снизить раскачку напряжения на коммутирующем конденсаторе, которая возможна из-за наличия паразитных индуктивностей в контурах сброса избыточной реактивной энергии; в-шестых, прц протекании тока сброса в ту же сторону, что и тока моста инвертора, снижается уровень гармонических составляющих и повышается коэффициент использования основного оборудования преобразователя. Формула изобретения1. Автономный последовательный инвертор, содержащий мост силовых тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, последовательно с каждым цз тиристоров включены насыщающцйся дроссель и соответствующая полу- обмотка одного из фильтровых дросселей, средние точки обмоток которых связаны через ограничивающие дроссели с соответствующими входными выводами, а концы через фильтровые конденсаторы и коммузг Составитель А. Сытин актор В. Левятов Корректор 3. Тарас Заказ 1221/9 Изд.392 Тираж 798 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 1 ипография, пр. Сапунова тирующие дроссели-с выходнымИ выьо. дами, и имеющий вспомогателвнйе и обрат. ные вентили, отличающийся тем, что, с целью сниЫения напряжения на тиристорах и повышения надежности, он снабжен включенным между средними точками обмоток фильтровых дросселей дополнительным конденсатором, обкладки которого че. рез вспомогательные вентили связаны с соответствующими точками соединения фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей.2, Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что обмотки коммутирующих дросселей выполнены, каждая, с промежуточным выводом, подключенным через дополнительный вентиль к соответствующему крайнему выводу обмотки фильтрового дросселя. 6.ачМЭ. Инвертор по пп. 1 и 2, отличающи й с я тем, что обратные вентили в нем образуют мост, выводы переменного тока которого связаны с выходными выводами, о а выводы постоянного тока - с упомянутым дополнительным конденсатором,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке2389012/07, кл. Н 02 М 7/515,1976.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке2388927/07, кл, Н 02 М 7/515,15 1976.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке2324482/07, кл. Н 02 М 7/515,1976.