Резонансный последовательный инвертор

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) 111)151)4 Н 02 М 7/515 САНИ ЕТЕНИЯ К АВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТВ во кии згин ватели нагрев сб, 5,идетельство СССР 02 М 7/515, 1981.1 Й ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ обеспе раметр ов резо- нвертора дросселеи.У енсаторы, Е контуров, е цепочки редельнения, И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Уральский ордена ТрудКрасного Знамени политехниинститут им. С, М, Кирова(56) Тиристорные преобразочастоты для индукционногометаллов, Уфа, Груды УАИ,1976, с. 8-12.Авторское св1- 954922, кл, Н(57) Изобретение позволяетвозможность согласования инагрузки и выходных параменансного последовательногопутем повышения уровня егодопустимого выходного напр вертор работает в двухтактном режиме управления, что позволяет в нагрузке инвертора формировать полный период высокочастотного тока. В каждом такте работы все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются последовательно по отношению к нагрузке. Напряжение питания в четырехячеечном инверторе при формировании импульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтровых конденсаторах, Это достигается тем, что инвертор состоит из тиристорных мостов. вентильных ячеек, подключенных к выходным выводам через фильтровые дроссели, па- Е раллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки из фильтровых кон- С денсаторов и коммутирующих а также коммутирующие конд коммутирующие дроссели ЬСУпомянутые последовательнысвязаны между собой через обратные диоды. К выходным выводам инвертора подключена нагрузка 58. Сброс. избы 1201998точной энергии, накопленной в коммутирующем контуре, осуществляется ,посредством диодов 48-57, 2 ил,1Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано в установках для ин.дукционного нагрева металлов.Целью;изобретения является обеспечение возможности согласованияпараметров нагрузки и выходных параметров инвертора путем повьппенияуровня его предельно допустимого выходного напряжения,На фиг. 1 и 2 представлены ва. рианты схем предлагаемого инвертора.На фиг. 1 приведен четырехячеечный инвертор, Тиристорные мостывентильных ячеек собраны на тиристорах 1-16 и подключены к входнымвыводам через фильтровые дроссели17-24. Параллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены подве последовательные цепочки, состоящие из фильтровых конденсаторов25-32 и коммутирующих дросселей 3340, а также коммутирующие конденсаторы 41, 42, дополнительные коммутирующие конденсаторы 43-45, коммутирующие дроссели 46, 47 1,С-контуров.Упомянутые последовательные цепочкисвязаны между собой через обратныедиоды 48-51 и дополнительные обратные диоды 52-57. Одни из общих анодов и катодов тиристоров крайнихячеек подключены к выходным выводамчерез цепочки, состоящие из коммутирующих конденсаторов 41, 42 и коммутирующих дросселей 46, 47, а общиеаноды и катоды тиристоров промежуточных ячеек соединены между собойчерез дополнительные коммутирующие ,конденсаторы 43-45. К выходным выводам инвертора подключена нагрузка58. Сброс избыточной энергии, накопленной в коммутирующем контуре, осуществляется посредством диодов 4857,Инвертор работает в двухтактномрежиме управления. При отпираниитиристоров 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 15 ток будет протекать по контуру: тиристор 1 - конденсатор 41 - дроссель 46 - нагрузка 58, дроссель 47- конденсатор 42 - тиристор 15 - конденсатор 31 в дроссель 39 и дроссель 40 - конденсатор 32 - тиристор 3 - конденсатор 44 - тиристор 1 - дроссель 38 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 37 - тиристор 9 - конденсатор 43 - тиристор 7 - дроссель 36 - конденсатор 28 и конденсатор 27 - дроссель 35 - тиристор 5 - конденсатор 45 - тиристор 3 - конденсатор 25 - дроссель 33 и дроссель 34 - конденсатор 26 в . тиристор 1.На интервале первой половины полу- волны тока обраТные диоды закрыты, поскольку коммутирующие дроссели распределены по схеме таким образом, что напряжение на коммутирующих дросселях 46 и 47 равно сумме напряжений на коммутирующих дросселях 33- 40, включенных последовательнЬ сфильтровыми конденсаторами причем напряжения на коммутирующих дросселях, включенных в диагональ переменного тока и в диагонали постоянного тока мостов инвертора, имеют противоположные полярности, При этом напряжения на коммутирующих дросселях скомпенсированы, а к обратным диодам прикладывается напряжение источника питания.Во второй половине полуволны тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях меняет знак (на фиг. 1 обозначено +, -) и сумма напряжений на этих дросселях превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах, к обратным диодам 49, 50, 54, 52, 56 при кладывается прямое напряжение, при отпирании которых протекает ток сброса по контуру: дроссель 46 - нагрузка 58 - дроссель 47 - диод 50 - дроссель 39 - конденсатор 32 и конденса тор 31 -:дроссель 40 - диод 541201998 4полный период высокочастотного тока.В каждом такте работы инвертора всекоммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются5 последовательно по отношению к нагрузке. Из анализа работы инвертораФвзятого в качестве прототипа, известно, что устойчивая коммутация еготиристоров возможна при выходном10 напряжении не вьппе 0,8 от питающего,Напряжение питания в четырехячеечном инверторепри формировании импульсов высокочастотного тока равноучетверенному напряжению на фильт 5 ровых конденсаторах, а напряжениена одном фильтровом конденсаторе равно примерно 500 В при питании преобразователя от сети 380 В. Следовательно, максимально возможное на-20 пряжение на выходе четырехячеечногоинвертора примерно равно 1600 В, чтосоответствует одному из стандартныхзначений напряжений, на которые выпускается электротермическое обору 25 дование.Для создания преобразователейчастоты с выходным напряжением800 В достаточно применить двухячеечный инвертор, схема которого приЗ 0 ведена на фиг, 2. Инвертор работаетанапогично описанному четырехячеечному. 35 дроссель 37 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 38 - диод 52дроссель 35 - конденсатор 28 и конденсатор 27 - дроссель 36 - диод56 - дроссель 33 - конденсатор 26 иконденсатор 25 - дроссель 34 - диод49 - дроссель 46.При этом выключаются тиристоры,и прекращаются перезаряды коммутирующих конденсаторов на уровне, примерно равном двойному по отношению кпитающему напряжению, а ток сбросапо нагрузке 58 протекает в том женаправлении, что и ток тиристорныхмостов. Последнее позволяет повыситьуровень первой гармоники выходноготока при сопротивлениях нагрузкиниже номинального, что позволяетулучшить энергетические показателиинвертора при работе на изменяющуюсяв широких пределах нагрузку и повысить эффективность использования егооборудования.Во втором такте работы, когда отпираются тиристоры 2, 4, 6, 8, 10,12, 14 и 16, ток протекает вначалепо контуру: тиристор 2 - конденсатор45 - тиристор 8 - конденсатор 26 -дроссель 35 и дроссель 36 - конденсатор 28 - тиристор 6 - конденсатор43 - тиристор 12 - конденсатор 29 дроссель 37 и дроссель 38 - конденсатор 30 - тиристор 10 - конденсатор 44 - тиристор 16 - конденсатор3 - дроссель 39 и дроссель 40 - конденсатор 32 - тиристор 14 - конденсатор 45 - дроссель 47 - нагрузка58 - дроссель 46 - конденсатор 41тиристор 4 - дроссель - конденсатор26 - конденсатор 25 - дроссель 33. -тиристор 2, а затем, при включенииобратных диодов 4857, 53, 55 - поконтуру: дроссель 46 - диод 48 дроссель 33 - конденсатор 26 и конденсатор 25 - дроссель 34 - диод57 - дроссель 35 - конденсатор 28 -конденсатор 27 - дроссель 36 - диод53 - дроссель 37 - конденсатор 30и конденсатор 29 - дроссель 38 -диод " 55 - дроссель 39 - конденсатор 32 и конденсатор 31 - дроссель40 - диод 51 - дроссель 47 - нагрузка 58 - дроссель 46,При этом ток тиристоров и ток обратных диодов протекает через нагрузку в обратном направлении,.Таким образом, за два такта работы в нагрузке инвертора формируется Формула изобретений Резонансный последовательный инвертор, содержащий две вентильныеячейки, состоящие каждая из подклю-ченного к входным выводам через фвль40тровые дроссели тиристорного моста1в диагональ постоянного тока которого включены две последовательныецепочки, состоящие каждая из 4 ильтрового конденсатора и коммутирующего 45 дросселя, причем коммутирующие дроссели соединены с разноименными выводами постоянного тока тиристорногомоста, а также два последовательныхкоммутирующих ЬС-контура, коммути рующие конденсаторы которых подключены к первым выводам-переменного тока тиристорных мостов ячеек, и двепары последовательно соединенных Обратных диодов, каждая из которых 55 включена между общими точками коммутирующих дросселей и фвльтровых конденсаторов последовательных цепочекодной из ячеек, соединенных с вы1201998 Рог.Г Составитель И, Жеребина ра Техред А.Ач Корректор М. СамборскРедактор М. Тираж 645Государственного клам изобретений иосква, Ж, Раушс 2 5 Подписноемитета СССРткрытийая наб., д. ак ВНИИПИ по д 3035,"Патент",Проектная,жгор ходными выводами, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности согласованияпараметров нагрузки и выходных параметров инвертора путем повышения 5уровня предельно допустимого напряжения на выходных зажимах, он снабжен 11-, 2 дополнительными промежуточными вентильными ячейками, дополнительными коммутирующими конденсатора- Оми и дополнительными обратными диодами, причем выводы переменного тока тиристорного моста каждой промежуточной ячейки соединены через дополнительные коммутирующие конденсаторы с выводами переменного токатиристорных мостов предыдущей и последующей ячеек, а каждая точка соединения фильтрового конденсатора икоммутирующего дросселя, соединенного с одним выводом постоянного токатиристорного моста каждой промежуточной ячейки, подключена черездополнительные диоды к точкам соединения фильтровых конденсаторов икоммутирующих дросселей, соединенных с другими выводами постоянноготока тиристорных мостов предыдущейи последовательной ячеек, причем коммутирующие дроссели 1 С -контуров подключены к выходным выводам, а точкасоединения коммутирующих конденсатора и дросселя каждого из указанных1,С-контуров подключена к общей точке соответствующей указанной парыобратных диодов,