Последовательный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО 1304 А 51)4 Н 02 М 752 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3 (22) 0 (46) 1 0 ческии инстилжское объелегковых авк ь частотыустаново2.20 а.СССР1979,РТОР лю. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 923719/24- 78.07.855,04.87, Бюл. В 14(7 1) Уральский политехнитут им. С.М. Кирова и Водинение по производствутомобилей(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано при разработке тиристорных преобразователей частоты для индукционного нагрева металлов. Цельюизобретения является повышение,надежности и эффективности использованияоборудования. Устройство содержитмосты на тиристорах 4-7, встречныхдиодах 8-11, выводы переменного тока которых соединены через конденсаторы смещения 12, 13. Последовательно с тиристорами включены нелинейные дроссели смещения 14-17. Нагрузка 18 подключена через ЬС-контур(19-22),что исключает возможностьразвития аварийных процессов в случае пробоя изоляции нагрузки на зем1 130415Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке тиристорных преобразователей частоты для индукционного нагрева металлов. 5Цель изобретения - повышение надежности и эффективности использования оборудования.На чертеже приведена схема инвертора, 1 ОИнвертОр содержит подключенный через фильтровые дроссели 1, 2 к входным зажимам фильтровый конденсатор 3 мост на тиристорах 4-7 и мост встречных диодов 8-11, к выводам переменного тока которого подключены конденсаторы 12, 13 смещения, причем последние соединяют вывод переменного тока моста встречных диодов и общую точку нелинейных дросселей 20 14-17 смещения, включенных последовательно с тиристорами. Нагрузка 18 подключена к выводам переменного тока моста встречных диодов через25 ЬС-коммутирующий контур 19-22, состоящий, собственно, из конденсаторов 19 и 22 и дросселей 20 и 2,1. К тиристорам подключены блоки 23 и 24 импульсных трансформаторов, соединенные с системой 25 управления.Схема работает следующим образом.При подаче импульсов управления на тиристоры 4 и 6 ток протекает по контуру 3-4-14-12-19-20-18-21-22- 13- -17-6-3, а затем при отпирании диодов 35 8, 10 встречного тока протекает ток частичного разряда коммутирующих конденсаторов по контуру; 3-10-22-21-18- -20-19-8-3.При включении тиристоров в первый 40 момент времени практически все напряжение, сдействующее в образовавшемся контуре, прикладывается к нелинейным дросселям 14 и 17, поскольку их индуктивность при ненасыщенном сердечнике значительно больше, чем эквивалентная индуктивность коммутирующего дросселя. По мере перемагничивания сердечника напряжение на нелинейных дросселях уменьшается, причем ско рость нарастания напряжения на тиристорах 5 и 7 определяется скоростью спада напряжения на нелинейных дросселях, т.е. регулированием времени перемагничивания сердечников нели нейных дросселей можно задать тре,буемую скорость нарастания напряжения на тиристорах. После перемагничи 5 2вания сердечников дроссели 14 и 17 будут работать как линейные, а их совокупность определяется собственной индуктивностью обмотки. Индуктивность обмотки дросселей 14 и 17 выбирается такой, чтобы собственная частота контуров смещения Ь С и Ь С бы 1 12 7 13 ла равна собственной частоте коммутирующих контуров С Ь и Ь С , При таком соотношении исключается возможность протекания реактивного тока при включении тиристоров эа счет энергии, накопленной в конденсаторах 12 и 13 смещения по контурам: 12-8- -4-14-12 и 13-1-6-10-13, поскольку напряжения на дросселях и конденсаторах контуров смещения сдвинуты по фазе на 180 эл.град и равны между собой.По окончании тока тиристоров происходит обратное перемагничивание сердечников дросселей и на дросселях 14 и 17 появляется повышенное напряжение с полярностью, указанной на чертеже, Это напряжение становится больше чем напряжение на конденсаторах 12 и 13, которое включает диоды 8 и 10. С этого момента протекает ток сброса энергии, накопленной в дросселях 14 и 17, н коденсаторы 12 и 13 по контурам: 14-12-8-4-14 и 17-6-10-13-17 .По сути сброс энергии, накопленной в дросселях 14 и 17, осуществляется на противоЭДС, которые представляют собой конденсаторы 12 и 13, поскольку их емкость достаточно велика и определяется относительно емкости коммутирующего конденсатора требуемым соотношением напряжений на коммуТирующем конденсаторе и конденсаторе смещения, Время протекания тока сброса тем меньше, чем выше уровень напряжения на конденсаторах смещения, Кроме тока сброса, через диоды 8 и 10 протекает тск частичного разряда коммутирующих конденсаторов.Время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров, определяется разностью интервалов времени протекания тока частичного разряда коммутирующих конденсаторов и тока сброса энергии, накопленной в дросселях 14 и 17, На интервале времени восстановпения управляемости к тиристорам прикладывается повышенное, обратное напряжение, обусповленное действием напряжения на конденсато1304155 3рах 12 и 13 смещения по контурам: 12-14-4-8-12 и 13-10-6-17. На интервале восстановления управляемости тиристоров диоды 8 и 10 открыты, а напряжение на дросселях 14 и 17 отсутствует, стало быть обратное напря - жение на тиристорах определяется напряжением на конденсаторах смещения, уровень которого принимается равным 50-100 В - достаточный по условию 1 д наиболее эффективного восстановления управляемости тиристоров.Включение нелинейных дросселей последовательно с тиристорами позволяет исключить повышение прямого нао пряжения на противофазных тиристорах за счет обратного перемагничивания их сердечников по отношению к вариантам установки этих дросселей вне контура тиристор-диод. Предельный уровень на в 20 пряжения на тиристорах в предлагаемой схеме определяется суммой напряжений на фильтровом конденсаторе и конденсаторе смещения.Включение нелинейного дросселя в 25 контур тиристор-диод возможно только при наличии конденсатора смещения. В противном случае значительно возрастает время протекания тока сброса, следовательно, резко уменьшается 30 время, предоставляемое для восстановления тиристоров, при этом энергия, накопленная в непинейных дросселях, расходуется в полупроводниковых структурах диода и тиристоре. 35 4Амплитуда импульса тока сквозного разряда фильтрового конденсатора и скорость нарастания анодного тока определяется суммой собственных индукивностей обмоток нелинейных дрос.ей 14, 15 и 16; 1,Таким образом, включение. нелинейного дросселя последовательно с тиистором в контуре тиристор-диод оказывается весьма полезным и позволяет обеспечить условия работы тиристора как в стационарных режимах( с цижение 7 Й ЯЙС и,й 1 ЯС ), таки при срыве процесса инвертирования.При этом снижение интервала времени,предоставляемого для восстановленияуправляемости тиристоров, оказывается несущественным, а эффективностьвосстановления их управляемости увесличивается за счет повышенного обратного напряжения.Во втором такте, когда открываются тиристоры 7 и 9, схема работает аналогично огисацному. За два такта работы формируется полный период выходного тока.Включение цепи нагрузки межцу коммутирующими контурами исключает возможность развития аварийных процессов в инверторе в случае пробоя изоляции нагрузки на землю. В сетях сглубоко заземленцой нейтралью это приводит к тому, что на коммутирующих конденсаторах предлагаемого ицвертора появляется постоянная состав При работе инвертора в режиме непрерывного выходного тока тиристоры включаются в момент времени, когда ток противофазных встречных диодов 40 еще не окончился, а скорость нарастания анодного тока тиристоров ограничивается нелинейными дросселями, например, при открывании тиристоров 4 и 6 ток протекает по контурам: 3- 45-4-14-9-3 и 3-11-17-6-3 и скорость его нарастания определяется собственной индуктивностью обмоток нелинейных дросселей 14 и 17.50Кроме этого, включение, нелинейного дросселя в цепь тиристоров позволяет ограничить величину импульса тока сквозного разряда фильтрового конденсатора при одновременном отпирании противофазных тиристоров в момент срываф процесса инвертирования по контурам: 3-14-15-5-3 и 3-7-16-17- -6-3. ляющая напряжения, равная половинепитающего напряжения, ее полярностьна коммутирующих конденсаторах противоположна, поэтому в высокочастотном контуре инвертора постоянная составляющая напряжения оказывается скомпенсированной и ца коммутационныепроцессы она не оказывает никакого влияния.Таким образом, введение дополнительного ЕС-коммутирующего контура позволяет повысить устойчивость работы инвертора при нарушениях изоляции нагрузки и обеспечивает нормальную его работу ца нагрузку с заземлеццой точкой,Формула из о бр е те ния Последовательцый ицвертор, содержащий подключенные через Фильтровые дроссели к входным выводам фильтровый конденсатор, мост тиристс ров и мост обратных вентилей, выводы переСоставитель А.А. РухманТехред И.Попович Корректор Е. Рошко Редактор М. Товтин Заказ 1322/56 Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 13 менного тока которого связаны с выводами переменного тока моста тиристоров через конденсаторы смещения, а к одному из выводов переменного тока моста обратных вентилей подключен конденсатор последовательного коммутирующего ЬС-контура, а также нелинейные дроссели и цепь нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы 04155 6и эффективности использования оборудования, он снабжен дополнительнымЕС-контуром, соединенным последова"тельно с основным через цепь нагрузки и подключенным к другому выводупеременного тока моста обратных вентилей, а нелинейные дроссели включены последовательно с тиристорами моста, образуя выводы переменного тока 1 О последнего.