Последовательный автономный инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 11997205) М.Кп,з Н 02 М 7/515 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(3 УДК 621.314, . 572 (088. 82 Опубликовано 15.02.83,Бюллетень Мо б Дата опубликования описания 15.02.83 В.В. Шипицын,. В.И. Лузгин, А,А. Рухман, А .4 Всщиков,В.В. Дрягин, С.Ю, Кропотухин, В.А, Г хих,Р.В. Абрамов, Д.В, Чуркин и Б.В, Дуд чкин".;:.,";.;:-д -".,/ВлфВБ.црь;(54 ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобра-.зовательной технике и может быть использовано для индукционного нагрева металлов, а также в различных ультразвуковых технологических уста.новках в качестве источников питания,Известна схема последовательного инвертора, которря содержит вентильный мост с коммутирующим конденса- тО тором в диагонали, подключенный че- .рез дросеели Фильтра к входным зажимам и зашунтированный цепочкой, состоящей иэ последовательно соединен.ных конденсатора Фильтра, коммутирующего дросселя и индуктора-нагрузки. Рассматриваемая схема способ, на работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки, при этом к вентилю прикладывается .значительное обратное напряжение, способствующее снижению вре мени, необходимого для восстановления управляемости этих вентилей 1 ),Однако весь коммутирующий дроссель,25 вынесен иэ моста, а это значит, что в момент включения прямых вентилей к противоФазным вентилям прикладывается полное напряжение коммутирующего конденсатора. НаибОлее близким к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий прямой вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, последовательно соединеннных между собой через коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей а также две последовательные цепочки, подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состоящие каждая иэ дросселя, конденсатора и первичной обмотки выходного траисФорматора выполненной с вольтодобавочной обмоткой, причем указанная первичная обмотка совместно с вольтодобавОчной обмоткой и конденсатором зашунтирована обратным вентилем ( 2)Недостатком известного инвертора является то, что в нем не обеспечивается надежная работа в переходных режимах. Действительно в технологических установках имеют место не только установившиеся режимы, но также переходные и сверхпроводные, когда параметры нагрузочного контура не только изменяются в широких пределах., но и очень быстро во времени, 997205Если инвертор рабЬтает на зашунтированной компенсирующей емкостью индуктор с нагреваемой деталью, такой сверхпереходный режим может возникнуть при быстром выталкиваниидетали иэ индуктора, что иногда требуется по условиям выполнения электротехнологического процесса, приэтом чем меньше деталь, тем вышескорость выталкивания. В таком режиме известная схема одномостового инвертора уже не обеспечивает ограничение положительной полуволны в течение каждого периода выходного напряжения, тем самым не обеспечиваетсяв течение каждого периода поддержаниевремени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей на заданном уровне и происходит срыв инвертирования. Еще болеесложные переходные режимы возникаютпри работе инвертора на магнитострикционные излучатели, которые вызывают очень резкое и быстрое во времени изменение параметров нагрезочного контура при изменении механической нагрузки на излучатели (например, при ультразвуковой механическойобработке твердых материалов или приультразвуковой сварке и т.д,) илипри изменении частоты их возбуждениянапример, ври частотном управлениирежимом).Цель изобретения - повышение надежности в переходных режимах прирезких изменениях параметров нагрузочного контура.35Для достижения поставленной цели.последовательный автономный инвертор, содержащий соединенный с входными выводами через дроссели фильтрапрямой вентильный мост, в диагональпеременного тока которого включены 40два коммутирующих конденсатора, последовательно соединенных между собойчерез коыутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного токамоста встречных вентилей, две после-. 45довательные цепочки подключенныепараллельно прямому вентильному мостуи состоящие каждая иэ конденсатора, дросселя и первичной обмоткивыходного трансформатора, выполнен Оной с вольтодобавочной обмоткой,соединенной крайним своим выводомс соответствующим одним электродомодного из двух обратных вентилей,причем конденсатор одной последовательной цепочки соединен крайнейобкладкой с анодами вентилей анодной группы прямого моста, а другойсвоей обкладкой - с анодами венти-,лей анодной группы моста встречныхвентилей, конденсатор другой последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с катодами вентилей,катодной группы прямого моста, адругой своей обкладкой - с катодамивентилей катодной группы моста встре чных вентилей, другой электрод обратного вентиля каждой последовательной цепочки подключен к точке соединений конденсатора и дросселя другой цепочки..На чертеже представлена схема инвертора.Инвертор содержит подключенный к клеммам питания через дроссели фильтра 1 прямой вентильный мост на тиристорах 2 .- 5 с,включенными в его диагональ и последовательно соединенными конденсаторами б и 7 и дросселем 8, который подключен к диагонали переменного тока моста. встречных вентилей 9 - 12, а к зажимам постоянного тока тиристорного моста подключены цепочки, состоящие из конденсаторов 13 и 14 фильтра коммутирующих дросселей 15 и 16 и первичных обмоток 17 и 18 выходного трансформатора, выполненных с вольтодобавочными обмот. - ками 19 и 20, которые через обратные вентили ( диоды) 21 и 22 подключены к общим выводам конденсаторного фильтра и коммутирующего дросселя другой цепочки, к этим же точкам подключены выводы постоянного тока встречных вентилей 9 - 12, а вторичная обмотка 23 подключена к цепи нагрузки.Схема работает следующим образом.При отпирании тиристоров 2 и 5 ток протекает по контурам: конденсатор 13 - дроссель 15 - обмотка 17 - тиристор 2 - конденсатор б - дроссель 8 - конденсатор 7 - тиристор 5 - конденсатор 13, а также конденсатор 14 - тиристор 2 - конденсатор б - дроссель 8 - конденсатор 7 - тиристор 5 обмотка 18 - дроссель 16 - конденсатор 14,При отпирании тиристоров 3 и 4 ток протекает по контурам: конденсатор 7 - дроссель 8 - конденсатор б тиристор 4 - конденсатор 13, а,также конденсатор 14 - тиристор 3 - конденсатор 7 - дроссель 8 - конденсатор б - тиристор 4 - обмотка 18 - дроссель 16 - конденсатор 14, при этом в нагруэочной обмотке 23 трансформатора формируется два периода напряжения выходной частоты. При уменьшении нагрузочного сопротивления растет напряжение на элементах инвертора и во второй части протекания прямого тока, когда на коммутирующих дросселях 8, 15 и 16 напряжение меняет знак и по величине превосходит напряжение на конденсаторах 13 и 14 фильтра и первичных обмотках 17 и 18 отпираются встречные вентили 9, 12 или 10, 11, ток моста прекращается и начинает протекать ток рекуперации лишней) электромагнитной энергии коммутирующих дросселей 8, 15 и 16 по контурам: конденсатор 13 - обмотка 18 - дроссель 16 - вентиль 11 - дроссель 8 - вен997205 НИИПИ Заказ 955/75 Тираж 685 Подписное ПП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4 фили тиль 10 - конденсатор 13 - и кондейсатор 14 - вентиль 11 - дроссель 8вентиль 10 - дроссель 15 - обмОтка17 - конденсатор 14,В другой период протекания тока.нрямых вентилей 3 и 4 рекуперацияосуществляется по аналогичным контурам. При возрастании эквивалентногосопротивления нагрузки увеличивается напряжение .на обмотках 17 и 18, ас учетом.вольтодобавочнык обмоток 19и 20 может превзойти напряжение наконденсаторах 13 и 14, нри этом от-.пираются диоды 21 и 22 и ток ограничения напряжения на нагрузке протекает по контурам: конденсатор 13обмотки 18 и 20 - диод 22 - конденсатор 13 и конденсатор 14 - диод 21обмотки 19 и 17 - конденсатор 14,При этом амплитуда напряжения наобмотках 17 и 18 не превышает 0,90,95 от напряжения витания даже при . 20холостом ходе нагрузки, а"это предот.вращает существенное сокращение времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей2-5, 25,формула изобретения Последовательный автономный инвертор, содержащий соединенный с вход- . Зо ными выводами через дроссель Фильтра прямой,вентнльный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, последовательно соединенных между собой через коммутирующий дроссель,включенный в диагональ переменноготока моста встречных вентилей, двепоследовательные цепочки, подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состоящие каждая иэ конденсатора, дросселя и первичнойобмотки выходного трансформатора, выполненной с вольтодобавочной обмоткой, соединенной крайним своим выводом с соответствующим одним элек- .тродом одного из двух обратных вентилей, причем конденсатор .одной последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с анодами вентилей анодной группы прямого моста; а другойсвоей обкладкой - с анодами вентилейанодной группы моста встречных вентилей, конденсатор другой последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с катодами вентилей катодной группы прямого моста, а другойсвоей обкладкой - с катодами вентилей катодной групгаю моста встречных вентилей, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повиаения надежности в переходных режимах при резких изменениях параметров нагрузочного контура, другой электрод обрат-ного вентиля каждой последовательной 1 цепочки подключен к точке соединения конденсатора и дросселя другой цепочки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 807466, кл, Н 02 М 7/515,.1978,2. Авторское свидетельство СССРР 836740, кл. Н 02 М 7/515, 1979,