Автономный резонансный инвертор

/ССУДДЕЛ ННЫЙ КОМИТЕТОБРЕ Й И Г АРСТ 8 Е СССРПО АМ ИЗ ТЕНИ ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ом рныеЛ в. НСНЫЙ(71) Институт алектродинамикиАН Украинской ССР,(54)(57) АВТОНОМНЫЙ РЕЗОНАИНВЕРТОР, содеркащий подключены входным выводам цва последовательно соединенных конденсатора и два после довательно соециненных тиристора, связанных с точкой соединения указанных конценсаторов через два коммутирующих дросселя и цепь нагрузки, о т л и ч аю щ и й с м тем, что; с целью обеспечения устойчивой работы инвергора при изменении нагрузки от холостого хоца до коротиого замыкания и. формирования внешней характеристики, имеющей участок стабильного тока, последовательная цепочка, состоящая из первого коммути рующего дросселя и цепи нагрузки, щунтированной вторым коммутирующим дросселем, включена между точками соеди". а нения указанных гиристоров и конденса торов.1 1012Изобретение огносигся к электротехнике и может быть использовано при создании источников питания электроауговых(плазмогроны, лазеры, магнегроны) ицругих нагрузок.Извесгны посгаточно простые схемыпоследовательных инвергоров, имеющиесравнительно невысокую установленнуюмощность оборуцования, которые обеспечивают частоту выхоаного напряженияпоряпка нескольких кГц1.Однако они неприменимы цля питания элекгроцуговых нагрузок, посколькуне обеспечиыюг усгойчивой работы прчшироком изменении сопротивления нагрузки, в то время как большинство процессов элекгроауговой технологии протекают при изменении сопротивлениядуги в пиапазоне от короткого замыкания ао холостосо хопа,Кроме того, цля устойчивого горения аугового разряпа необхоаимо, чтобывнешняя характеристика источника питания имела крутопацаюший характер, Известные же простейшие схемы (полумостовая и мостовая) послецовагельныхинверторов такими свойствами не облацают.Известны также схемы инвергоров, которые сохраняют устойчивость в широкомдиапазоне изменения параметров нагрузки 12,Однако такие инверторы более сложны,облааают значительными установленнымимощностями оборудования, а их внешняяхарактеристика не имеет жесткой ветвистабильного тока, что не позволяет использовать эти схемы цля питания электропугового разряца.Наиболее близкой к предлагаемойявляется полумостовая схема резонансного инвертора, соцержашая ава соединенных межцу соббй послеаовагельно коммутируюших конаенсагора, свобоаными об.клацками попключенных к источнику питания, пва соециненных между собой послеповагельно коммутирующих дросселя, оаинсвободный ввод которых поцключен к аноау одного тиристора, а аругой - к катодувторого, причем свободный аноц гиристоров подключен к плюсовой дщемме истоника питания, а катоа - к минусовой, инагрузку, подсоединенную одним вывоцомк точке соецинения между собой коммутирующих конденсаторов, а вторым - кточке соединения межцу собой дросселей 13.Недостаткам известного инвертораявляется неустойчивая работа в режимах,409 ъблизких к холостому ходу, из-за уменьшения времени, преаосгавляемог:;: плявосстановления запирающих свойств гирисгоров.Кроме гого, внешняя характеристикаинвертора не соаержит учасгков стабильного тока, что не позволяет использоватьего цля питания элекгпоаугового разряца.Цель изобретения - обеспечение устой 1 Очивой работы инвертора при изменениинагрузки от холостого хода цо короткогозамыкания и формирование внешней характеристики, имеющей участок стабильноготока.15 Эта цель достигается тем, что в автономном резонансном инверторе, содержащем поаключенные к вХоаным вывоцамцва последовательно соединенных конденсатора и ава последовательно соеаи 120 ненных тирисгора, связанных с точкойсоецинения указанных конденсаторов черезпва коммутирующих цросселя и цепь нагрузки, послецовагельная цепочка, со.стоящая из первого коммутирующего25 цросселя и цепи нагрузки, шунгировжнойвторым коммутирующим цросселем, включена между точками соединения указанных тиристоров и конаенсагоров.Ра фиг. 1 показана схема устройства;на фиг, 2 - вариант схемы с параллельновключенными цросселями, позволяющийсместить участок стабильного тока в зону более низких значений сопротивления;на фиг. 3 - зависимость тока нагрузкиинвергора ог изменения величины ее со 355 противления при послепоытельном и параллельном соецинении коммугирующихдросселей.Инвертор (фиг. 1 и 2) содержит послеповагельно соеаиненные тирисгоры 140и 2 и коммутирующие кон аенсаторы 3и 4, образующие полумостовую схему, вдиагональ которой включены коммутирующие цроссели 5 и 6 и нагрузка 7,Положительный эффект постигается за5 счет подключения нагрузки параллельноодному иэ коммутирующих просселей припослецова тельном соединении аросселей 3и 4 (фиг. 1), или послеаовательно припараллельном включении дросселей ( фиг. 2),Схема инвертора (фиг, 1) работаетслецуюшим образом.При отпирании тирисгора 1 импульстока, близкий по форме к синусоидальнойполуволне, протекает по контуру: тирис 55 тор 1 - дроссель 6 - цроссель 5 инагрузка 7 - конденсатор 4, и оцновре- .менно происходит перезаряд конаенсатора 3 по контуру: конаенсагор 3 - тирис409 фгце ц - собственная часгога инвертора в режиме холостого хода;С - емкость конценсагорной батареи;и токОцгде О напряжение питания;р,- сдпротивление нагрузки;"нИ= - .Б.Видно, что, начиная со значения И 4 ток нагрузки слабо зависит от величины ее сопротивления. Участок характеристики, начиная со значения И =4 и выше, целесообразно использовать в качестве рабочего, так как заесь достаточно высо кая стабильность тока, а следовательно, обеспечивается устойчивость и воспроиэводимосгь дугового разряда. Предлагаемую схему целесообразно применять для питания электродуговых нагрузок со сравнительно высоким сопротивлением (газовые лазеры, лампы накачки, некоторые типы плаэмотронов). Для низкоомных же нагру зок прецпочтительней схема, представленная на фиг. 2, Здесь коммутирующие дроссели б и 6 включены в диагональ полу- моста параллельно, . причем последователь, но с дросселем 6 включена нагрузка. Устойчивость в режиме холостого хоаа обеспечивается выбором соответствующей величины дросселя б. Нагрузочная харак теристика инвертора, выполненного по этой схеме, показана на фиг. 3, кривая 9. Участок стабильного тока здесь располо-. жен в зоне низких сопротивлений, начиная с й =1,0.,Пля сравнения на фиг, 3, кривая 10: приведены нагруэочная характеристикаполумостовой схемы. инвертора, взятой вкачестве прототипа. Устойчивая работатакой схемы возможна лишь до значенияотносительного сопротивления нагруэки (И) равного 2, причем здесь нет участка стабильного тока. 25 3 1012тор 1 -цросселн 8 и 6 и нагрузка 7конаенсатор 3. Когда этот ток спадаегдо нуля, тиристор 1 закрывается .(естественная коммутация), вслед эа чем поцаегся управляющий сигнал на гирисгор 2,При закрытом гирисгоре 1 и открытом 2формируется обратная полуволна токаинвергора, а также перезаряд онденсатора 4.Величина дросселя б выбирается из 10условий оптимальной нагрузки тиристоров по току и обеспечения устойчивойработы инвергора в режиме холостогохода. Меняя соотношение межцу величи-,нами дросселей б и 6, можно осушествлять регулирование гока нагрузки. Следует отметить, чго инвертор сохраняетработоспособность даже при отсутствииаросселя 6,Из фиг. 1 винно, что в режиме холоо1 того хода собственная частота инвергораопределяется величиной суммарной юцукгивности дросселей б и 6 и емкостьюкоммутируюших конденсаторов 3 и 4.Выбирая частоту управления меньшей,чем собственная частота инвертора, навеличину, достаточную цля воссгановления запирающих свойств тиристоров, можно обеспечить надежную работу схемы вэтом режиме,При коротком замыкании собственная частота инвертора заведомо выше,чем в режиме холостого хода, так какона определяется лишь величиной оцногоаросселя 6, при том же значении комму"гируюшего конаенсатора. Таким образом,Исохраняется устойчивая работа инвертора при изменении сопротивиения нагрузки цо нуля до бесконечности.Зависимость тока нагрузки инвертора:от величины ее сопротивления цля случая40дросселей одной величины показанана фиг. 3, кривая 8. Здесь за базовыевеличины приняты сопротивление