Тиристорный инвертор

(59 4 Н 02 М 7/523 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт токов высокойчастоты им. В.П.Вологдина(54) ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть8 использовано в качестве источника питания электротехнологических установок высокой .частоты. Целью являетсярасширение диапазона регулированиявыходной мощности. Устр-во содержит.мосты на четырех тиристорах -4. Между парами мостов включена цепь иэкоммутирующего дросселя 9, нагрузки10 и коммутирующего дросселя 11, Выводы нагрузки 7 связаны через дроссели 12, 13 и диоды 14, 15 соответственно с положительным выводом инвертора через дроссель Фвльтра 8 и отрицательным выводом - непосредственно, Параллельная работа мостов осуществляется для повышения мощности.В случае поочередной работы мостовс фаэовым сдвигом имеется возможностьповедения выходной частоты. 1 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических установоквысокой частоты.. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходной мощности.На чертеже представлена принципиальная схема тиристорного инвертора.Инвертор содержит четыре инверторных моста (1-1 Ч) на четырех .тиристорах 1-4 ес коммутирующим конденсатором 5 в диагонали, соединенные попарно-параллельно, Параллельно мостамвключена цепь из конденсатора фильтраб и коммутирующего дросселя 7. Мостыподключены парами к источнику черезвходной дроссель 8, Между парами мос-.20, тов включена цепь из дополнительногодросселя 9, нагрузки 10 и дополнительного коммутирующего дросселя 11. Выводы нагрузки связаны через дроссели 12 и 13 и диоды 14 и 15 соответст венно с положительным выводом инвертора через дроссель Фильтра и с отрицательным выводом - непосредственно.Тиристорный инвертор работает следую;щим образом.Пары тиристорных мостов 1, 11 и111, 1 Ч могут работать как параллельно, так и по многоячейковой схеме сфазовым сдвигом между моментами Отпирания тиристоров диагоналей мостов1 11 относительно 111, 1 Ч.Рассмотрим работу инвертора при параллельной работе мостов 1, 11 и 111,1 Ч. При этом одновременно включаются 40тиристоры 1 и 4 всех мостов, а затемчерез период выходной частоты - тирис- .торы 2 и 3. Полный цикл работы инвертора определяется частотой управления тиристорами 1-4 и состоит из 45двух тактов. Каждый такт характеризуется рабочим и нерабочим состояниями инверторных мостов, т.е, наличиеми отсутствием тока коммутирующих контуров, В течение каждого такта работа 50инвертора разбивается на четыре интервала,Первый интервал.Отпираются тиристоры 1 и 4 инверторных мостов 1-1 Ч и начинается колебательный перезаряд коммутирующихконденсаторов 5 (полярность напряжения на них при отпирании тиристоров1 и 4 показана иа чертеже) по контурам 5(1)-4(1)-10-11-1(11)25(11)-4(П)7-6-1(1) и 5(111)-4(111)-9-0-11-1(1 Ч)-5(1 Ч)-4(1 Ч)-11-10-1(111) (цифрыв скобках определяют принадлежностьэлемента соответствующему инверторному мосту). В нагрузке 1 О происходит сложение токов указанных контуров. Как только сумма напряжений накоммутирующем конденсаторе 5, дросселе 9 и нагрузке 10 (а также напряжений на нагрузке 10, дросселе 11 икоммутирующем конденсаторе 5) станетположйтельной для диода 14(15), онотпирается. С момента отпирания диодов 14 и 15 начинается второй интервал в работе инвертора.Второй интервал,Ток перезаряда коммутирующих конденсаторов каждой пары инверторныхмостов замыкается по двум дополнительным контурам 5(1,111)-4(1,111)9-10-14-.12-1(1,111) и 5(11,1 Ч)-4(11,1 Ч)-15-13-10-11-1(11, 1 Ч), При работе диодов 14 и 15 существуют эимкнутые контуры, отделенные от источникапитания, в результате. чего потребле"ние энергии от источника снижается.После спада тока тиристоров 1 и 4до нуля они выключаются. С этого момента начинается третий интервал вработе инвертара,Третий интервал.Емкость фильтрового конденсатораб выбирается равной емкостям коммутирующих конденсаторов 5 при работе инвертора по многоячейковой схеме сфазовым сдвигом и равной удвоеннойеМкости конденсаторов 5 при параллельной работе мостов, Поэтому в рассматриваемом интервале возможно протекание тока через нагрузку 1 О по цепи 10-14-12-6-7-15-13"10 в случае,если конденсатор 10 переэарядился напредыдущих интервалах с полярностьюнапряжения, противоположной указаннойна чертеже, или пока не израсходована электромагнитная энергия, накопленная в поле дросселей 12 и 13 вуказанных интервалах. После спадатока дросселей 12 и 13 до нуля диоды14 и 15 запираются.1 Четвертый интервал характеризуется бестоковой паузой в работе инвертора, которая длится до включения тиристоров 2 и 3 инверторных мостов 1-1 Ч. В этом интервале происходит подзаряд конденсатора фильтра 6 отФормула и з обретенияТиристорный инвертор, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра анодную группу двух параллельно сое-диненных тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами н диагоналях переменного тока и последовательную цепь иэ конденсатора фильтра и коммутирующе го дросселя, соединенную свободным концом с отрицательным входным выводом, а также последовательную цепочку из дросселя и диода, цепь нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения ди апазона регулиронания выходной мощ" ности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими дросселями, дополнительной цепью из диода и дроссе" ля и двумя параллельно соединенными дополнительными тиристорными мостами, катодная группа которых соединейа с отрицательным входным выводом, а анодная через первый дополнительный коммутирующий дроссель - с анодом диода основной последовательной цепочки и с первым выводом цепи нагрузки, нторой вывод которой подключен з 145712источника питания через дроссель фильтра 8. По окончании паузы начинаетсявторой такт работы.Процессы, происходящие но втором5такте, аналогичны описанным. По окончании второго такта включаются тиристоры 1 и 4 и цикл работы инвертораповторяется. В течение одного циклаработы всех вентилей инвертора на 1 Онагрузке получаются два периода переменного напряжения.Нагрузка представляет собой колебательный контур, настроенный в резо"нанс на первую гармонику выходного .15тока инвертора,Существование замкнутых контуров,отделенных от источника питания вовтором и третьем интервалах работы,обеспечивает снижение энергии, потреб ляемой от источника, и предотвращаетперегрузки элементов силовой части потоку и напряжению .при изменении параметров нагрузки вплоть до короткогозамыкания. 25Таким образом,. обеспечивается необходимая устойчивость и надежностьработы инвертора на переменную нагрузку.При работе инвертора на частоте 30нагрузочного колебательного контураактивная мощность, выделяемая в нагрузке, равна максимальной, Для регулирования мощности частоту подачи импульсов управления на тиристоры инвер. З 5торных мостов изменяют. Снижение частоты щ)иводит к уменьшению частотыпервой гармоники выходного тока, расстройке системы "инвертор - нагрузочный колебательный контур", н результате чего снижается выходная мощность.При достижении предела изменения выходной частоты инвертора, например,уменыпается КПД инвертора, невозможно дальнейшее изменение частоты потехнологическим причинам), с цельюболее глубокого регулирования выходной мощности, вводят запаздываниес между моментами отпирания тиристоров диагоналей мостов 11 и 1 Ч относительно 1, 111. При этом на интервалеь конденсаторы 5 мостов 1 и 111 разряжаются по контурам 5(1)-4(1)-9-10" 14-12-1(1) и 5(111)-4(111)-9-10-1412-1(111). К нагрузочкой цепи прикла чдывается напряжение коммутирукппихконденсаторов мостов 1 и 111,а эиергия от источника питания не потребляется. По истечении отпираются тирис 74торы 1 и 4 мостов 11 и 1 Ч. При этом, к нагрузочной цепи прикладывается сумма напряжений - сниженное предварительным разрядом напряжение конденсаторов 5 мостов 1 и 111; конденсато" ров 5 мостов 11 и 1 Ч и фильтрового конденсатора 6. Изменяя Р , осущест- вляют регулиронание выходной мощности с высоким КПД.Если инвертор работает по многоячейковой схеме с фазовым сдвигом, т,е, поочередно включаются тиристоры диагонали первого 1 и второго 11 мостов, тиристоры 111 и 1 Ч мостов и т.д., ограничение напряжения на элементах и регулирование происходят аналогично рассмогренному. При этом запаздывание с вводят между моментами отпирания тиристоров диагоналей мостов 1 и 11, 111 и 1 Ч соответственно.Параллельная работа тиристорных мостов осуществляется для повьппения мощности инвертора. В случае пооче редной работы тиристорных мостов 1, 11 и 111, 1 Ч по многоячейковой схеме с фазоным сдвигом имеется возможность повышения выходной частоты инвертора.1457127 6через второй дополнительный коммути- цепочки, анод диода которой соединенрующий дроссепь к катодной группе с отрицательным входным выводом, аосновных тирнсторных мостов и к дрос- дроссель основной цепочки - с анодселю дополнительной последовательнойной группой основных мостов.Составитель И.Жеребнна Редактор А,Ворович Техред М.Дидык Корректор С.ЧерниЗаказ 7492/56 Тираж 645 .Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4