Инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК М 7/515 СУДДРСТВЕННЫй КОМИТЕТ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОП ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21:) 3476031/24-07- го напряжения при одновременном по- (22) 30.07.82 вышении надежности при перегрузках, (46) 07.11.83. Вюл. М 41 . .он снабжен дополнитеяьной идентично , (72) В.В, Шипицын И,С. Ухов, ,ячейкой, подключенными к входным В.И. Лузгин и А.А. Новиков выводам последовательно соединенным (71) Уральский ордена .Трудового ; вспомогательным дросселем и конденс Красного Знамениполитехнический : . тором фильтра, двумя дополнительньач институт им. С.М. КироваФильтровыми дросселями.и последова- (53).621.314.572(088.8) . :тельно соединенными дополнительным (56) 1. Авторское свидетельство СССР .; вентилем и нелинейным дросселем, В 535695, кл. Н 02 М 7/515, 1973. включенными .между общей точкой вспо2, Беркович Е.И. Тиристорные ": могательного дросселя и конденсатор преобразователи высокой частоты. Л.,; фильтра и точкой соединения вентилей фЭнергия", 1973, с. 96, рис., 3-45. . второй ячейки с одним выходным выводом, причем анод дополнительного (54)(57) ИНВЕРТОР, содержащийячейку, вентиля соединен с катодом тиристора состоящуЮ из подключенных через щэос , второй ячейки, соединенным через . сель фильтра к положительному входно-. первый дополнительный фильтровой му выводу коммутирующего конденсатора дроссель с катодом тиристора первой и последовательной цепочки иэ ком- ячейки, подключенным через второй мутирующего дросселя и встречно-. . : фильтровой дроссель к своему компараллельно включенных тиристора и . мутирующему конденсатору, соединен- вентиля, связанных с выходными вы- ; " ному с конденсатором фильтра, отри- водами, о т л и ч а ю щ и й с я :.; цательнвм входным выводом и другим тем, что, с целью увеличения выходно-." ,выходным выводом. й иИзобретение относится к тиристорнымпреобразователям частоты и пред" назначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе и может 5 найти применение в тиристорных преобразователях частоты для питания током повышенной частоты однофазной .переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной установки. 10Известен автономный последовательный инвертор,содержащий инвертирующий вентильный мост с узлом коммутации из конденсатора и дросселей, подключенную параллельно мосту пос ледовательную цепь из нагрузки и двух разделительных (Фильтровых) конден .саторов, а также двух диодов, причем. каждый из диодов подключен между . общей точкой нагрузки и разделитель-, ного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора. К зажимам источника постоянного тока мост подключен через дроссели фильтра. Каждый фильтровый конденсатор заряжается от источника питания лишь до половины напряжения. Через диоды напряжение на нагрузке ограничивается по амплитуде на уровне напряжения Фильтровых конденсато- . ров,.т. е. на уровне 0,5 от напряжения источника питания. Допустимый уровень амплитуды выходного напряжения 0,6 - 0,7 от напряжения источ- ника питания. Инвертор может устой- чино работать при любом сопротивле нии нагрузки1 1.Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий комМутирующий колебательный контур из последовательно соединенных .коммути О рующего конденсатора, коммутирующего дросселя и встречно-параллельно включенных .тиристора и вентиля, Контур подключен к входным зажимам через фильтровый дроссель. К выходным за жимам инвертора подключена нагрУзка, В,общем случае нагрузка может быть любого вида. В частном случае нагруз" ка может быть представлена нагруэочным колебательным контуром, в котором активно-индуктивный элемент, например индуктор, зашунтирован компенсирующим конденсатором. Это наиболее распространенный вид нагрузок для высокочастотных инверторов.Инвертор может питать переменную нагрузку, сопротивление .которой может меняться от 0 короткое замыкание) до некоторой номинальной величины 2 3.Однако при увеличении сопротивле 60 ния нагрузки, а следовательно и вы ходного напряжения, сверх номинальной величины резко снижается время для восстановления управляемости тиристоров, и инвертор перестает Р 465 ботать. Амплитуда выходного напряже ния не должна превышать величины 0,6-0,7 от напряжения источника питания. Дальнейшее увеличение выходного напряжения является для инверто ра перегрузкой. Таким образом, инвертор имеет относительно невысокое выходное напряжение и неустойчив при перегрузках, что ограничивает. область его применения.Цель изобретения состоит в увели-" чении выходного напряжения и повыше.- нии надежности при перегрузках.Для достижения цели инвертор, содержащий ячейку, состоящую из подключенных через дроссель фильтра к положительному входному выводу коммутирующего конденсатора и последовательной цепочки из коммутирующего дросселя и встречно-параллельно включенных тиристора и вентиля, связанных с выходными выводами, снабжендополнительной идентичной ячейкой,подключенными к входным выводампоследовательно соединенными вспомогательным дросселем и конденсаторомфильтра, двумя дополнительнымифильтровыми дросселями и последова"тельно соединенными дополнительнымвентилем и нелинейным дросселем,включенными между общей точкой вспомогательного дросселя и конденсатораФильтра и точкой соединения вентилейвторой ячейки с одним выходным выводом, причем анод дополнительноговентиля соединен с катодом тиристоравторой ячейки,. соединенным через . первый дополнительный фильтровыйдроссель с катодом тиристора первойячейки, подключенным через второйФильтровый дроссель к своему коммутирующему конденсатору, соединенномус конденсатором фильтра, отрицательным входным выводом и другим. выход"нам выводомНа фиг. 1 приведена схема инвертора; на фиг. 2 - 4 - схемы вариантов включения предлагаемого инвертора.Инвертор содержит тиристоры 1 и2, встречно-параллельные вентили. 3 и 4;коммутирующие кондейсаторы 5 и 6,коммутирующие дроссели 7 и 8, Фильтровый конденсатор 9, нелинейныйдроссель 10, дополнительный вентиль 11, вспомогательный дроссель12 фильтра, дроссели 13 и 14 фильтра, дополнительные фильтровые дроссели 15 и 16, активно-индуктивнуюнагрузку 17, например индуктор,компенсирующий конденсатор 18,инверторный блок 19,Инвертор имеет следующее исполнение.Основная ячейка состоит из последовательно соединенных конденсатора 5, дросселя 7 и встречно-параллельно включенных тиристора 1 ивентиля 3. Вторая ячейка состоит иэ последовательно соединенных конденсатора б, дросселя 8 к.встречно"па,раллельно включенных ткркстора 2 и вентиля 4. Выводы конденсаторов 5 и б, связанные с дросселями 7 и 8, Я и вывод конденсатора 9 через дроссели 12 - 14 соединены с одним входным выводом. Другие выводы конденсаторов 5 и 9 соединены вместе и образуют первый выходной .вывод и 10 другой входной вывод инвертора. Крайние выводы тиристора 2 и вентиля 4 образуют второй выходной вывод .инвертора. Точка соединения конден-" сатора 9 с дросселем 12 через нелинейный дроссель 10 и вентиль 11 соединена с вторым выходным выводом. Точка соединения элементов 1, 3 и 6 через дроссели 15, и 16 соединена с первым и вторым выходными зажимами инвертора.20Перечисленные и определенным об-. разом соединенные элементы 1 - 16 образуют инверторный блок. К выходным выводам подключена нагрузка иэ элементов 17 к 18. В приведенной 25 схеме нагрузка выполнена в виде колебательного контура, как наиболее часто встречающаяся.Инвертор работает следующим образом. 30От источника питания через дроссели 12 - 16 заряжаются конденсаторы 5, б и 9 до .напряжения:источника. При.отпирании тиристоров 1 и 2 про-. текает импульс высокочастотного тока 35 по цепит 5-7-1-6-8-2-17 и 185. После.прекращения тока через тиристоры за счет переэаряда конденсаторов в этой же цепи, но в обратную сторону через вентили Э и 4 протекает обратный импульс высокочастотного тока, тоже выделяющий в нагрузке полезную .мощность. Одновременно конденсаторы 5 и б подзаряжаются от источника питания. После заряда конденсаторов снова отпираютсятиристоры 1 и 2, .45 и процесс повторяется аналогичным, образом. При этом через нагрузку протекает переменный высокочастотный ток. Описанный электромагнитный про- . цесс,имеет", место при номинальной" 50 нагрузке (при номинальном сопротивлении нагрузки).При увеличении сопротивления нагрузки увеличивается величина выходного напряжения. Если амплитуда 55 выходного напряжения станет выше иап ряжения на фильтровом конденсаторе 9,: откроется вентиль 11, и через него и через Ъроссель 10 будет протекать ток, возвращающий избыточную реактив-Я)ную энергию из контура нагрузки в источник питания, ограничивая тем,самым выходное напряжение кквертора, что сохраняет его работоспособность при перегрузке, Применение нелинейного дросселя 10 позволяет ограничивать амплитуду выходного напряжения для каждой ячейки (напряжение на выходных выводах каждой ячейки) на реко- " мендуемом уровне 0,6 - 0,7 от напря.жения источника питания. Веэ нелинейного дросселя 10 уровень ограничения напряжения составил бы только вели- чину 0,5 в расчете на один колебательный контур, что ограничило бы мощ,ность инвертора. Амплитуда выходного напряжения может достигать величины 1,2-1,4 от напряжения источника питания, Фто;в. 2 раза выше,чем выходное напряжение в известном инверторе.Таким, образом, в инвертбре увеличено в 2 раза выходное напряжение и увеличена надежность работы при перегрузках. Инвертор может устойчиво работать при изменении сопротивления нагрузки от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (индуктор пуст).Предлагаемый инвертор как инвер:торный блок может. входить в состав более сложных инверторав, схемй которых приведены на фиг. 2 - 4. В схеме (фкг. 2) блоки включены по напряжению питания последовательно и питают током высокой частоты общий нагрузочный колебательный контур из элементов 17 и 18.В схеме (фиг. 3) блоки включены .по напряжению питания параллельно и позволяют получить на нагрузочном контуре удвоенное выходное напряжение.В схеме (фиг. 4) четыре блрка включены попарно последовательно- параллельно. В такой схеме на иагрузочном контуре также удвоенное выходное напряжение. В зависимости от частоты и требуемой мощности инверторные блоки могут работать (пропускать импульсы высокочастотного тока) клн одновременно, или поочередно, что дополнительно позволяет регулировать выходную мощность при питании пере менной нагрузки.Благодаря ограничению выходного напряжения на определенном уровне исключается чрезмерное сйижение времени для восстановления управляемосд ти тиристоров и сохраняется работоспособность инвертора при переменкой нагрузке, сопротивление которой может изменяться от нуля (короткое замыкание) до величин, значительно превышающих номинальную (перегрузка) . Увеличение выходного напряжения позволяет получить равную мощность ввыгрузке при меньшем токе, что снижа,ет потери в инверторе и повышает егоКПДе1053242 игГ Жеребинаа Корре Составитель И еред С.Мигун О. Тигор актор Р. Цицик 897/54 Тираж 687 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 к илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.ф ктная