Регулируемый автономный инвертор

(50 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вано в уста нагрева Цел устойчивост еснина) В диагональрующий дроссмоткой 7 и к8.Катоды возсоединены странсформатоторьм соединта, среднейденсаторов 1В моменты паконденсатораи уменьшается нцами обмоток авто, средний вывод кос анодной группой мос чкой цепи из двух кон 16 через резистор 17 ы происходит подзаряд от источника питания разность напряжений ах 8, 9 (обратное наристорах), 2 з,п, ф конденсатжение на-лы ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский электротехничкий институт им.В.И.Ульянова (Ле(56) Донской А,В Кулик В.Д, Теорияи схемы тиристорньм инверторов повышенной частоты с широтным регулированием напряжения, Л.ф Энергия, 1980,с, 124,Авторское свидетельство СССРУ 87558 1, кл, Н 02 М 7/515, 1980.(54) РЕГУЛИРУЕМЬЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м,б. использовках для индукционного ю является повышение работы, Инвертор содеретырех тиристорах 2-5. оста включены коммутиель 6 со вторичной обммутирующий конденсатор ратных диодов 12, 131501235Изобретение относится к преобраэовательцой технике и может быть использовано при разработке регулируемых источников питания установокиндукционного нагрева.Цель изобретения - повьшецие устойчивости работы, повышение надежности и КПД.На чертеже представлена принципиальная схема инвертора,Инвертор содержит подключенныйчерез дроссель фильтра 1 тиристорныймост на четырех тиристорах 2-5 с коммутирующим дросселем 6, имеющим вторичную обмотку 7, и коммутирующимконденсатором 8 в диагонали переменного тока, Параллельно мосту включена цепь иэ последовательно соединенных конденсатора фильтра 9, нагрузки 2010 и дополнительного дросселя 11.Разноименные выводы диагонали переменного тока тиристорного моста соединены с анодами возвратных диодов 12и 13, катоды которых подключены к 25концам обмоток автотрансформатора 14,средний вывод которого соединен санодной группой тиристорного мостаи средней точкой последовательнойцепи иэ конденсаторов 15, 16 через 30резистор 17, Вторичная обмотка коммутирующего дросселя соединена с выводами переменного тока однофаэногодиодного моста 18, отрицательный иположительный выводы постоянного то 35ка которого подключены к соответствующим полюсам конденсатора фильтра,Ицвертор в установившемся режимеработает следующим образом.При одновременном отпирании тиристоров диагоналей 2, 5 (или 3, 4)начинается колебательный перезарядкоммутирующего конденсатора 8 по цепи8-5-11-10-9-2-6-8, Ток через нагрузку 1 О изменяет направление и начинает протекать в направлении, условнопринимаемом за положительное (на чертеже указано стрелкой). После перезаряда конденсатора 8 и спада колебательного тока рассмотренной цепидо нуля тиристоры 2, 5 выключаются,В работе инвертора наступает пауза,во времякоторой ток через нагрузку10 протекает сверху вниз и обеспечивается подзарядом конденсатора фильтра 9 через дроссель фильтра 1 отисточника питания, По истечении паузы включаются тиристоры противоположной диагонали (3, 4) и процесы в ицверторе повторяются, За один цикл работы всех тиристоров моста 2-5 в нагрузке получают два полных периода выходного переменного напряжения.При регулировании выходной мощности (мощности, выделяемой в нагрузке) вводят угол задержки между моментами отпирания тиристоров катодцой группы моста (2 и 5) относительномоментов отпирания тиристоров ацоцной группы (2 и 4), При этоь ца интервале задержки происходит частичный регулируемый разряд коммутирующего конденсатора 8 по цепи, це содержащей нагрузку, В этом случаемощность в нагрузке оказывается зависимой от угла задержки и уменьшается при его увеличении,Например, отпирается тиристор 2.Начинается колебательный перезарядконденсатора 8 по цепи 8-13-14-2-6-8(конденсатор 8 при отпирании тиристора 2 заряжен как показано на чертеже) . В цепь разряда це входит нагрузка 10, Спустя интервал задержкивключается тиристор 5, Диод 13 выключается, так как при включениитиристора 5 образуется контур разряда конденсатора фильтра 9 по цепи9-14-13-5-11-10-9, Ток контура направлен встречно току диода 13, Послезапирания диода 13 дальнейший перезаряд конденсатора 8 продолжается поцепи 8-5-11 - 10-9-2-6-8, включающийнагрузку. После спада тока цепи 8-5-11-10-9-2-6-8 до нуля тиристоры 2,5 выключаются, а в работе ицверторанаступает пауза, По истечении паузывключается тиристор 4 и далее процессы повторяются (работает диод 12),Регулируя угол задержки, регулируютуровень энергии, поступающей в нагрузку 1 О при перезаряле конденсатора 8,При регулировании ц моменты включения тиристгров катодцой группы(3, 5) ток возвратных диодов 12 и 13спадает до нуля и далее из-за наличия в структуре носителей заряда некоторое время протекает в отрицательном направлении. После рекомбинацииносителей заряда в структур диодовони резко обрывают ток, При этом образуется путь для тока частей автотрансформатора, вызванного энергией,накопленной в электромагнитном полечастей автотрацсформцт;ра, цо цепям14-16-17 или 14 - 15-17,1501210 20 25 30 35 40 45 50 При пречь.еции цдпряжецием на вторичцой обмтке 7 коммугирующего дросселя 6 напряжения цд конденсаторе фильтра 9 происходит :пир ние одцофазного диодного мстд 18 и цапряжение грдцичивдется ца уровне напряжения цд Фильтровом конденсаторе,Это позволяет путем соответствующего подбора числа витков обмотки 7 снять коммутационные перенапряжения, возникающие при обрыве тока коммутирующего дросселя 6. Перенапряжения обусловлены энергией, накопленной в электромагнитном поле дросселя 6 при ком мутации тцристоров и протекания токовзаряда емкостей р-п переходов тиристоров при их выключении и обратных токов тиристоров, связанных с накоплением носителей в структуре, Энергия коммутационных перенапряженийвелика (особенно на высоких частотах) и рассеивается на элементахинвертора, ухудшая условия их работы,Вторичная обмотка 7 коммутирующегодросселя 6 и однофазцый диодный мост18 представляют рекуперативную цепь,работающую цд снятие кммутдционныхперенапряжений, При работе моста 18энергия коммутационных перенапряженый возвращается (рекуперируется) источнику питания инвертора в достаточно полном объеме,Изменения сопротивления нагрузки от номинального значения в сторону КЗ или ХХ приводит к возникновению замкнутых контуров, включающих реактивные элементы, тиристоры анодной группы и возвратные диоды, отделенных от источника питания, что обусловливает жесткость внешней характеристики, В режиме ХХ (обрыв цепи нагрузки 10) колебания возбуждаются внутри инверторного моста. Тиристоры кдтодцсй группы (3, 5) при этом не включаются, а коммутирующий конденсатор переэаряжается по цепям 8-13 (12) - 14-2(4)-6-8,Вторичная обмотка 7 коммутирующего дросселя 6 и диодный мост 18 являются маломощными элементами, рабтаюами только в моменты воэникцовения кммутдццонных перенапряжений, Пэтому ци не усложняют инверторы и их применение не приводит к рсту весгабаритных показателей и заметиму доппнительному расходу материалов. Выплнение ВС-цепи иэ элеецтог 15-17 г одним резистором упрощает ее конструкцию и условия охлаждения, Применение укаэанных элемецтон существенно повышает устоичивость,КПД и цддежцсть работы инверторд.По сравнению с прототипом заявляемый инвертор имеет более выгкую устойчивость работы, В моменты паузы происходит подэаряд конденсаторафильтра 9 от источника питания ицвертора и уменьшается разность напряжений на коммутирующем конденсаторе 8 и конденсаторе фильтра 9 (обратное напряжение на тиристорах).Дополнительный разряд коммутирующего конденсатора через обмотки автотрднсформатора в прототипе является дополнительным фактором, уменьшающим разность напряжений, что приводит к переходу обратного напряженияна тиристоре при восстановлении имуправляющих свойств в положительнуюобласть еще в интервале паузы и резкому сокращению времени, предоставляемого для восстановления управляемости и срыву инвертирования, В заявляемом инверторе, благодаря включению дополнительного возвратного диода, отсутствует цепь разряда коммутирующего конденсатора в интервале паузы и напряжение на нем сохраняется постоянным.Отсутствуют условия для включения возвратных диодов в интервалах спада тока коммутирующего контура, что вызывало затягивание тока через тиристоры опережающей (в данном случае анодной) группы тиристорного моста, сокращение времени, предоставляемое им для восстановления управляющих свойств, нарушение условий коммутации и приводило к срыву инвертирования, Для обеспечения указанных условий коммутирующий дроссель выполнен общим, включен в диагональ переменного тока тиристорцого моста, а последовательно с тиристорами не включены индуктивные элементы,Включение дросселя 11 в цепь конденсатора фильтра 9 и нагрузки 10 обеспечивает малый уровень прямого напряжения на тиристорах анодной группы при отпирании тиристоров катодной группы и регулировании эа счет деления суммы напряжений на конденсаторе Фильтра 9 и нагрузке 10 между дросселем 11 и работающей частью автотрансФорматора 14. Это напряжениеЭакаэ ч 887/5 Тираж баб Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская цаб., д, л/5Производственно-иэдательский комбинат "Патент , г,Ужгород, у.п. Гагарина,О 1 15 Оможет приклдлывлться скачком и приводить к самопроизвольному включениютиристоров лнодцой группы за счет1высокого(включение, обуслов 1ленное токами заряда емкостей р-ппереходов), Одновременно дроссель 11выполняет зддтье Аункции по обег. -печению малой скорости царастациятока тиристоров катодной группы прирегулировании и срыве инвертирования.По сравнению с прототипом дополнительно поньпплется КП инвертора врежиме мдксимлльнои отдаваемой в нагрузку мощности, тдк как отсутствуетциркуляционньп ток разряда коммутирующего кондецсатора через обмоткиавтотрасАорматора, повышается надежность работы инвертора, так какограничиваются коммутационные перенапряжения при обрыве тока возвратных диодов эа счет включения кС-цепииз элементов 15,1 б,17,По срлвцению с прототипом повышается КПД инвертора эа счет рекуперапии энергии коммутационных перенапряжений, воэникдюппх при обрыве тока коммутирующего дросселя б с помощью вторичной обмотки 7 и однойдзного диодного мог.тд 18,Повьппецие устойчивости и надежности работы иннертора заключается в уменьшении количества срывов изертирования при работе нд нагрузку с изменяющмися параметрами н широких пределах (установка для индукционного нагрева) и выхода тиристоров и диодов из строя иэ-эа коммутационных перенапряжений, воэклюдих при обрыве тока нозврлтцых 1 иодов,ным выводам через дроссель Ал тратиристорный мост с комутрунппмконденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочкуиз конденсатора фд.ьтрл и выходныхвыводов, причем конденсатор фьтрасоединен с ацопной группой моста,автотрасЛормдтор, первый но энратньпдиод, коммутирующий и дополнительныйдроссели, о т л и ч а ю и и й с ятем, что, с цепью повьппения устойчивости работы, введец второй возвратный диод, причем катоды возвратныхдиодов соединены с концами обмотокантотрднсФорматора, ацоды - с разноимеными выводами диагонали переменного тока тиристорного моста, гредпйвывод обмоток двтотрднсйорматора соедице с днодной груой тиристорногоместа, в диагональ переменного тока которого последовательно с коммутирующим конденсатором нключец коммутируюдд дроссеь, л в упомянутую последовательную ддепочу вкюче дополнительный дроссель.2, Пнвертор по и1, о т л и ч лю щ и й с я тем, что, сдепьн повышения надежности, он снабжен резистором иоследоватгльной цепью иэдвух конденсаторов, нкоченной междукатодами возвратных диодов, причемсредняя точка конденсаторов гоедицена со средним выводом обмоток двтотрасформаторд через указанный резистор.3. Инвертор по пп,1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения КПД, он снабжен одно 1 аэьм 40диодцым мостол, а коммутирунщий дроссель выполнен с вторичной обмоткой,выводы которой соединены с выводамипеременного тока одобразного диолцого моста, подключенного выводами постоянного тока к конденсатору фильтра, причем положительным выводомк анодцой группе тиристорного моста.