Инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15300 А 1 19) (11 02 М 7 523 3 пС "П 1)1" 11" ф 2 а."Мь .фМАЙ. ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ИИ 1,; Г(54) ИНВЕРТО руей ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м,б, использовано при разработке регулимых источников питания повьппенно частоты для электротехнологическихустановок большой мощности. Цельюизобретения является расширение ди паэона регулирования выходной мощности, Инвертор содержит четыре тиристорных моста 22-25, соединенных попарно-последовательно через катодныйи анодный коммутирующие дроссели 6-9.Каждый дроссель зашунтирован паройдиодов 13-20, Общие точки диодов 1320 связаны соответственно с отрицательнь 1 м и положительным входнымивыводами через дросель фильтра 10,Нагрузка 21 включена между общимиточками соединения дросселей 6-9, Диоды 13-20 обеспечивают снижение мощности, потребляемой от источника, и,предотвращают раскачку напряжения наэлементах. Сдвиг в работе мостов 23,25 относительно 22, 24 приводит кплавному уменьшению выходной мощности и разгрузке устр-ва, 1 ил,1513Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано при разработке регулируемых источников питания повышенной. частоты для электротехнологическихустановок большой мощности,Целью является расширение диапазона регулирования выходной мощности,На чертеже представлена принципиальная схема тиристорного инвертора,Инвертор содержит четыре инверторных моста, каждый из которых состоитиэ четырех тиристоров 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали,Мосты соединены попарно-последовательно через катодный 6, анодный 7и катодный 8, анодный 9 коммутирующие дроссели соответственно, Пары.мостов подключены к источнику черездроссель 1 О фильтра, Параллельнопарам мостов включена цепь из конденсатора 11 фильтра и коммутирующегодросселя 12, Катодные и анодные дроссели зашунтированы парами диодов 1320, причем для катодных дросселейдиоды пар соединены один с другим. анодами, а для анодных катодами, Общие точки диодов цепей связаны соответственно с отрицательным и положи"тельным входными выводами через дроссель 1 О фильтра, Нагрузка 21 включена между общими точками соединениякатодных и анодных дросселей,Тиристорный инвертор работает следующим образом,При работе в режиме максимальнойвыходной мошности осушествляется попарное включение тиристорных мостов22-25, Полный цикл работы инвертора определяется частотой управлениятиристорами 1-4 всех четырех мостови состоит из двух тактов (периодов),За цикл работы всех тиристоров в на-грузке 21 получаем два полных периода переменного напряжения, В течение каждого такта работа инвертораразбивается на девять интервалов,При этом в каждой полутакте работы(работают 22, 25 или 23, 24) процессы в инверторе повторяются,Рассмотрим работу в первом полутакте,Первый интервал,Отпираются тиристоры 1 и 4 инверторных мостов 22-25 и начинается колебательный перезаряд коммутирующихконденсаторов 5( полярность напряже -53 ОО 5 1 О 15 20 25 30 35 40 ния на них при отпирании тиристоров1 и 4 показана на чертеже) по контуру 5(22)-4(22)-6-21-9-,1(25)-5(254(25)-12-11-1(22)- 5(22) (цифры в скобках определяют принадлежность элемента соответствующему инверторномумосту). Ток через нагрузку протекаетв направлении, условно принимаемомза положительное, Так только сумманапряжений на коммутирующем конденсаторе 5(22), катодном коммутирующемдросселе 6 станет положительной длядиода 15, а сумма напряжений на анод"ном коммутирующем дросселе 9 и коммутирующем конденсаторе 5(22) - положительной для диода 18, они отпираются, С момента отпирания диодов15 и 18 начинается второй интервалв работе инвертора,Второй интервал,Ток переэаряда коммутирующих конденсаторов 5(22) и 5(25) инверторныхмостов 22 и 25 замыкается по дополнительным контурам 5(22)-4(22)-6-151(22)-5(22) и 5(25)-4(25)-18-9-3(25)5(25), При работе диодов 15 и 18 существуют замкнутые контуры, отделенные от источника питания, в результате чего снижается и потреблениеэнергии от источника питанияПараметры схемы выбираются так, чтобы вноминальном режиме работы инверторарассмотренные контуры существовалималое время, а ток диодов 15 и 18был незначительным, После запираниядиодов 15 и 18 начинается третий интервал в работе инвертора,Третий интервал.Ток переэаряда 5(22) и 5(25) продолжатся по основному контуру 5(22)4(22)-6-21-9-1(25)-5(25 т 4(25)-12-111(22)-5(22). После того как колебательный ток переэаряда достигаетмаксимума и начинает спадать, изменяется полярность напряжения на катодном 6 анодном 9 коммутирующихдросселях, Напряжение на указанныхдросселях с уменьшением тока основного контура возрастает, Как только напряжение на Ь и 7 превысит сумму напряжений на конденсаторе фильтра 11 и коммутирующем дросселе 12,происходит включение диодов 15, 13и 18, 20, С этого момента начинается четвертый интервал в работе инвертора,45 50 5515 25 30 40 45 50 55 Четвертый интервал,Ток тиристоров 1(22), 4(22) и4(25) быстро спадает до нуля,и тиристоры выключаются, Энергия, нанакопленная в магнитном поле катод 5ного 6 и анодного 9 коммутирующихдросселей, возвращается в источник, что обеспечивает протеканиетока по контурам 6-15-11-12-13-6 и9-20-11-12-18-9, Ток укаэанных контуров существует до тех пор, покане израсходуется электромагнитнаяэнергия, накопленная в поле дросселей 6 и 9, При этом происходитподэаряд конденсатора 11 фильтратоком контуров, а также током, протекающим через дроссель 10 фильтраот источника питания, Таким образом пополняется израсходованная внагрузке энергияПараметры иннертора таковы, что ток рассмотренныхконтуров существует малое время иамплитуда его невелика в номинальном режиме работы. После выключения диодов 15, 13 и 18, 20 начинается пятый интервал в работе инвертора,Пятый интервал характеризуетсябестоковой паузой в работе инвертора, которая длится до включениятиристоров 1(23), 4(23) и 1(24),4(24), второго 23 и третьего 24 тиристорных мостов, Пауза.обеспечивает увеличение времени, предоставляемого тиристорам для восстановления управляющих свойств, Принципиально пауза может отсутствовать,следовательно, будет отсутствоватьи пятый интервал в работе инвсртора,В этом случае сразу после выключениядиодов в четвертом интервале включаются тиристоры 23 и 24 мостов,В паузе происходит подзаряд конденсатора11 фильтра от источника питания через дроссель 10 фильтра,По истечении паузы начинаются второй полутакт в работе ииверто. ра и шестой интервал, происходящиев котором процессы полностью повторяют процессы первого интервала заисключением того, что ток нагрузки21 протекает в отрицательном направ-лЕнии; в седьмом интервале работаютдиоды 19 и 14, а в девятом интервале - 19, 17 и 14, 16,Второй такт начинается с момента отпирания тиристоров 3(22), 2(22)и 3(25), 2(25). Процессы, првисходящпе в инверторе полностью аналогичны процессам, происходящим в первом такте работы, Ток через нагрузку21 снова протекает в положительномнаправлении.цикл работы заканчивается в момент отпирания тиристоров 1(22)4(22) и 1(25), 4(25).Таким образом, за пслный цикл работы всех тиристоров 1-4 четырех иннерторных мостов 22-25 в нагр.зке получаем два полных периода к ремснцого напряжения,1-абота диодов 13-20 обеспсчпваетжесткость внешней харзктевис,ки тирпсторного инвертора (стабппг 1; пюнапряжения на элемепгах) в гяп комдиапазона изменения парамс.тров па. рузки, вплоть до КЗ.При регулировании выходной мощности осущестнляют сдвиг, фазы импульсов управления тиристорами мостов 3 и 25 относительно 22 и 24 от протпвофаэнойработы до сипфазной, При синфазнойработе происходит одновременное включение мостов 22-25. Сдвиг по Фазеуправляющих импульсов между тпристорами первой (22,24) и второй пары(23, 25) мостов остается постоянными равным 180 эл,град, во всем диапазоне регулирования, В интервалаходновременной работы мостов 22-25образуются внешние контуры переэиряда коммутирующих конденсаторов,например 5(22)-4(22)-6-7-1(23)-5(23)4(23) в 2-11"1(22)-5(22) или 5(22) -2(22)6-7-3(23)-5(23)-2(23)-12-113(22)-5(22)минуя нагрузку, в результате чего снижается выходнаямощность (от 1007 до нуля) при регулировании угла сдвига фазы импульсовуправления тиристогами мостов 23 и25 относительно 22 и,24 (от гротивоФазной, т,е, от нуля, до синфазной,т,е, до 180 эл.град подачи)Режим спнфазной работы эквивалентен режиму КЗ инверторных мостов 2225, Однако диоды 13-20 оеспс"инсютснижение мощности, потребляемой отисточника питания, и предотвращаютраскачку напряжения на элементах,При этом регулирование угла фазовогосдвига в работе мостов 23 и 25 о гносительно 22 и 24 приводит к плавномууменьшению выходной мощности и разгрузке тиристорного инверторя.В данном инверторс время, предоставляемое тиристорам для выклю15 15300 формула изобретенияИнвертор, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра анодные группы первой пары тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока и последовательную цепь иэ конденсатЬра фильтра и коммутирующего дросселя, соединенную свободным концом с отри 1Составитель И.Жеребина Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор В,Гирняк Заказ 6289/53 Тираж 648 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 чения инверторных мостов обеих групп,с увеличением глубины регулированиявозрастает, так как мосты смещаютсяк режиму КЗ. Известно, что время,предоставляемое тиристорам для восстановления управляющих свойств,для последовательных инверторов увеличивается при изменении режима всторону КЗ, Ланные инвертор обеспечивает регулирование выходной мощности от 100 до нуля при сохраненииустойчивой работы на повышенных частотах,Таким образом, диапазон регулирования расширяется в 1,4-1,6 раза,При этом частота инвертора можетбыть постоянной, что требуется в ряде технологических процессов, Инвертор при регулировании обеспечиваетсимметричную загрузку оборудованиямостов по току и напряжению, а также имеет улучшенный гармоническийсостав тока нагрузки эа счет симметрии импульсов тока и более жесткуювнешнюю характеристику,цательным входным выводом, катодные группы второй пары тиристорныхмостов с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока подключены к отрицательному входному выводу, первый катодный коммутирующийдроссель, соединенный одним концомс катодной группой тиристорного мос 10 та первой пары, а другим концом - спервым выходным выводом, причем второй выходной вывод соединен с однимконцом первого анодного коммутирующего дросселя, подключенного другим15 концом к анодной группе тиристорного моста второй пары мостов, а также два диода и вторые анодные и катодные дроссели, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расши 20 рения диапазона регулирования выходной мощности, он снабжен шестьюдиодами, причем вторые анодныйи ка";одный дроссели подключены ана"логично первым дросселям к соответ 25 с твующим группам свободных мостовпервой и второй пары и соединеныпоследовательно с разноименными первыми дросселями, а каждый из указанных дросселей эашунтирован последова 30 тельной цепью иэ двух диодов, причем для катодных дросселей диоды соединены друг с другом анодами, соединенными с отрицательным входнымвыводом, а для анодных - катодами,соединенными с положительным входным выводом через упомянутый проссель фильтра,