Последовательный мостовой инвертор тока

. 1 ъ. 1 ФЙ 1Ъ1 т;.1 ю)1Г л,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Диг. 7 Комитет Российской Федерац 1 Ти по патентам и товарным знакам(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ МОСТОВОЙИНВЕРТОР ТОКА(57) Использование: в преобразовательнойтехнике и в источниках питания повышенной частоты для индукционных нагревательЯО 2000647 С ных установок, Сущность изобретения: устр-во содержит мост, каждое плечо которого состоит из пар встречно параллельно включенных тиристоров 1-4 и диодов 5-8 и последовательно включенных обмоток 10 - 13 реактора, Повышенные частотные возможности инвертора обеспечиваются за счет выполнения обмоток реактора противоположных плеч на одном насыщающемся магнитопроводе и согласным их включением. 2 ил.55 Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного тока в переменный, и может быть использовано в источниках питания повышенной частоты для индукционных установок нагрева,Известен статический преобразователь, содержащий мост из управляемых вентилей, последовательно с каждым из которых включен дроссель, обмотки дросселей, включенные в противоположные плечи моста, размещены на общем магнитопроводе и включены встречно одна с другой,Данное устройство обладает удовлетворительными частотными характеристиками, достаточно высоким КПД, устраняет явление перенапряжения. Однако дроссели, включенные в противоположные плечи моста, работают только в аварийном режиме, не обеспечивая в рабочем режиме ограничения скорости нарастания тока, что не позволяет существенно повысить частоту инвертирования.Известен последовательный инвертор тока, содержащий мост на встречно-параллельных вентилях. в плечи которого включены дроссели. Нагрузка включена в цепь коммутирующего дросселя и конденсатора. Обмотки дросселей всех плеч моста размещены на общем магнитопроводе, причем пары обмоток включены встречно одна с другой. Данный инвертор обладает хорошей симметрией нагрузочных характеристик плеч моста, как следствие - высокой надежностью инвертирования, простотой конструктивного исполнения, однако обладает неудовлетворительными частотными характеристиками по следующей причине. Повышение частоты влечет за собой увеличение скорости нарастания тока в момент коммутации и увеличение коммутационных перенапряжений на вентильных парах.Предлагается последовательный мостовой инвертор тока, содержащий подключенный через фильтровый дроссель к входным выводам мост, каждое плечо которого состоит из последовательно соединенных пары встречно-параллельных вентилей и обмотки реактора, Новым является размещение обмоток реакторов противолокных плеч на одном насыщающемся магнитопроводе и согласное их включение.Повышение частотных свойств инвертора объясняется следущим. В момент включения тиристора при высоких частотах скорость нарастания тока может превысить допустимые паспортные значения. Введение насыщающегося реактора позволяет снизить скорость нарастания тока в момент включения тиристора, В момент обрыва то 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ка диода возникает коммутационное перенапряжение на вентилной паре, Введение насыщающегося реактора позволяет снизить скорость уменьшения тока в момент выключения диода и тем самым уменьшить коммутационные перенапряжения,Насыщающиеся реакторы широко известны и применяются для повышения частотных характеристик. Однако применение их в мостовой схеме требует идеальной идентичности характеристик как сердечников обмоток, так и самих вентилей, что на практике очень сложно осуществить. В данном случае размещение дросселей противоположных плеч на одном сердечнике и согласное их включение обеспечивает одновременное насыщение дросселей противоположных плеч. При этом отпадают требования к высокой идентичности характеристик плеч моста.На фиг, 1 представлена схема последовательного мостового инвертора тока; на фиг. 2 - временные диаграммы.Инвертор тока содержит тиристоры 1- 4, включенные в плечи моста, диоды 5-8, включенные встречно-параллельно тиристорам, фильтровый дроссель 9, включенный в цепь постоянного тока, обмотки 10-13 насыщающихся реакторов, причем обмотки 10 и 11 расположены на одном сердечнике и включены согласно, обмотки 12 и 13 - на другом и также включены согласно, в диагональ моста включены последовательно коммутирующие конденсатор 14. дроссель 15 и нагрузка 16.Устройство работает следующим образом, Пусть в установившемся режиме в момент времени то, тиристоры 1 и 3 закрыты, а тиристоры 2 и 4 открыты (см. фиг. 2). Конденсатор 14 зарякается током по цепи: "плюс" источника питания - фильтровый дроссель 9 - тиристор 2 - обмотка 12 насыщающегося реактора - нагрузка 16 - дроссель 15 - конденсатор 14 обмотка 13 реактора - тиристор 4 - "минус" источника питания, Полярность заряда показана на фиг. 1, В момент времени 1 тиристоры 1 и 3 открываются импульсами управления. Конденсатор 14 начинает перезаряжаться колебательным током по цепи; дроссель 15 - нагрузка 16 и два параллельных контура: дроссель 12 - диод 6 - тиристор 1 - дроссель 1 и дроссель 11 - тиристор Э - диод 8 - дроссель 13, Скорость нарастрания прямого тока через тиристоры 1 и 3 в случае отсутствия насыщающегося реактора равнау Осй Зк40 45 а о случае его наличия будет иметь величину 11 Осб 1 1 к+Ьгде Ос 1 - напряжение на конденсаторе 14 в момент 11;Ь - индуктивность дросселя 1;Ь - индуктивность обмотки насыщающегося реактора в ненасыщенном состоянии.Время задержки при включении тиристоров определяется формулойЮЗ(В +Во)где ЧЧ - число витков обмотки насыщающегося реактора;Я - сечение его сердечника;Ву и Вз - остаточная индуктивность и индукция насыщения.Время задержки начального нарастрания тока через тиристоры улучшает частотные свойства иноертора, так как позволяет работать при большей крутизне нарастания тока через тиристоры, а следовательно, на более высокой частоте.В момент времени 1 з ток в вентильных парах 6 - 2 и 8 - 4, определяемый разностью возрастающего тока колебательного перезаряда и тока источника питания, изменяет напраоление и коммутируется с тиристора каждой пары нэ диод. Тиристоры 2 и 4 закрываются обратным напряжением, равным прямому падению напряжения на диодах 6 и 8. При подходе тока тиристоров 2 и 4 к нулевому значению насыщаощийся реактор с обмотками 12 и 13 выходит из состояния насыщения, что приводит к снижению крутизны спада тока через тиристоры 2 и 4. Сразу после перехода тока вентильных пар 2- 6 и 4 - 8 через нулевое значение насыщающийся реактор с обмотками 12 и 13 продолжает оставаться в ненасыщенном состоянии, при этом ограничивается скорость нарастания тока через диоды 6 - 8, При дальнейшем нарастании тока происходит насыщение реактора с обмотками 12 и 13, В момент времени 14 реактор с обмотками 12 и 13 опять выхо 5 10 15 20 25 30 35 дит иэ состояния нюсьщ.ия и о ломентвремени 1, ток диодов 2 и 4 обрыоэегся.причем ЮЯ (Вз - В;115=Ос 4где Осл - напряжение на конденсаторе 14 в момент времени 14.Малая крутизна спада тока диодов 2 и 4 обуславливает невысокие коммутационные перенапряжения при восстановлении напряжения на закрытых оентильных парах 2 - 6, 4 - 8, увеличивая надежность работы иноертора и позволяя работать на более высокоих частотах. В интервале времени 1 Бконденсатор 14 доэаряжается током источника питания. Напряжение полярностью, противоположной указанной на фиг, 1, прикладыоается через открытые тиристоры 1 и 3 к тиристорно-диодным парам 2 - 6, 4 - 8, В момент времени 16 тиристоры 2 - 4 открываются импульсами управления, и рассмотренные процессы в схеме повторяются,Таким образом, предложенная схема обеспечивает снижение скорости изменения тока через вентильнье пары о момент коммутации, что позволяет работать на более высоких частотах без выхода из строя полупроводниковых вентилей, В свою очередь, это обеспечивает расширение областей использования инверторпв за счет применения их в широком спектре технологических процессов, таких, как индукционный нагрев при нанесении зпитаксиальных покрытий. По тем же причинал о схемах возможно применение тиристоров с относительно невысокими техническими характеристиками и невысокой стоимостью,Формула изобретения Последовательный мостовой инвертор тока, каждое плечо которого состоит из пар встречно-параллельно вклоченных тиристора и диода и последовательно включенной обмотки реактора. о т л и ч э ю щ и й с я тел, что обмотки реактора синфэзных плеч моста выполнены на одном насыщающемся гулагитопроводе и включены согласно.2000647 едактор А.Купрякова Корректор В.Петра Заказ 30 Тираж Подпис НПО "Поиск" Роспатента 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5