Автономный последовательный инвертор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесттублик и 750685Шипипын, А. А. Рухма В, В, Рудный и В, Н,(72) Авто 1. Лузгин А, Новиковнова изобретения Уральский ордена Трудового Красного Знаме олитехнический институт им. С, М. КироваИзобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для индукционного нагрева металлов.Известен ряд схем последовательных инверторов, в которых сброс избыточной реактивной энергии, запасенной вкоммутирующем контуре, осуществляется неподредственно с коммутирующих дросселей в нагрузку и источник питания )1.В известной схеме сброс избыточной реактивной энергии осуществляется на нагрузку и дополнительные конденсаторы, заряже ные до половины питаюшего напряжения, что вызывает затягивание тока сброса и снижение гредельной допустимой рабочей частоты, поскольку во время горения встречных диодов к прямым вентилям прикладывается малое обратное напряжение, и как следствие возрастает, интервал времени,необходимый для восстановления управляемости прямых вентилей. Кроме того, при работе на нагрузку, при которой в широких пределах изменяется не только величина нагрузочного сопротивления, но и соотношение меж тивной составляющ место, например, при работе на магнитсстрикционный или пьезоэлектрическийпреобразователь, подключенный непосредственно или через разделительныйтрансформатор) за счет возрастания ввыходном напряжении высших гармоник,появления высокочастотных пиков время,предоставляемое для восстановления; правляемости, снижается еще более, Всен, это снижает частотный диапазон указатной схемы,Наиболее б;птзкой является схема последовательного инвертора, в которой15имеется два тиристорных моста разделенных фильтровыми дросселями, две групппопарно последовательно соединенныхфильтровых конденсаторов, между конден 20саторами одной из которых включены коммутируюшие дроссели, обший вывод которых и общий вывод фильтровых конденсаторов другой группы служат для подключения нагрузки, а отпайки коммутиы 54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР750685 рующих просселей подключены через встречный диод к другим обкладкам фильтровых конпенсаторов, первые обкладки которых соединены с этими же дросселямн 2 . Сброс избыточной реактивной энергии с коммутирующих дросселей осуществляется посредством встречных вентилей на противофвзные фильтровые конденсаторы, заряженные до половины питающего напряжения, 10В этой схеме зв счет симметричной подпитки улучшается гармонический состав выходного напряжения при работе на резко переменную нагрузку, уменьшаются пики высокочастотного напряжения на 15 нагрузке, что благоприятно сказывается на величине времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей, Однако в связи с тем,что сброс напряжения с коммутирующих дросселей 0 осуществляется на конденсаторы, заряженные по половины питающего напряжения, затягивание тока сброса с коммутирующих дросселей по-прежнему остается, а следовательно, остается и ухудшение условий восстановления упрв.;ляемости прямых вентилей и снижение частотного диапозона,Бель изобретения- повышение надежности и расширения частотного диапазона устройства, 30Для этого в автономном последователь ном инверторе, содержащем два тиристорных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока и включенными последовательно с каждым из 35 тиристоров коммутирующими дросселями, причем выводы постоянного тока мостовсвязаны со входными выводами черезфильтровые дроссели с отпайками, двепослеповательные вспомогательные цепоч ки, включенные, первая, межпу первымвыходным выводом и анодной грушюйпервого моста, а вторая между первымвыходным выводом и квтодной группойвторого моста и состоящие, каждая, из 45вспомогательного коммутирующего сотпайкой дросселя и вспомогательногофильтрового конденсатора, к точкамсоепинения которых подключеныодни электроды вспомогательных вентилей, причем отпвйка вспомогательногокоммутирующего дросселя первой цепочкиподключена через один встречный вентильк внодной группе первого моста, а отпайкавспомогательного коммутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный вентиль - к квтодной группе второгомоста, пва фильтровых конденсатора,фвключенные между вторым выходным вывопом и, соответственно, анодной группойвторого и катодной группой первого мостов, причем указанные группы связаныс первым выходным выводом через цепочки, состоящие, каждая,из вентиля и дросселя сброса введены ограничительныедроссели, подключенные ко входным выводам, дополнительный конденсатор, соединяющий отпайки фильтровых просселей, идва дополнительных вентиля, включенные,каждый, между вторым выходным выводоми отпвйкой соответствующего фильтровогодросселя, к которой подключен другойэлектрод соответствующего вспомогательного вентиля,Схема инвертора представлена на чертеже,Инвертор содержит двв вентильных моста, образованных тиристорами 1, 8, последовательно с которыми включены коммутирующие дроссели, (насыщающиеся реакторы) 9-16, вдиагонали которых включе-,.ны коммутирующие конденсаторы 17 и 18,фильтровые дроссели 19 и 20; огрвничи-ввющие проссели 21 и 22; фильтровыеконденсаторы 23 и 26, коммутирующиедроссели 27 и 28, дроссели сброса 29 и 30,вентили 31 и 32, вспомсгательные вентили 33 и 34; дополнительные вентилиЗб.и 36, встречные вентили 37 и 38,нагрузку 39, дополнительный конденсатор 40.Схема работает в установившемся режиме следующим образом.В первом такте открываются тиристоры1 и 2 и ток под действием напряженияна коммутирующем конденсаторе 17 протекает вначале по контуру 17 - 2 - 12 -- 26 - 39 - 27 - 37 - 9 - 1 - 17, взатем, когда выключается вентиль 37,по контуру 23 - 9 - 1 - 17 - 2 - 12 -- 26 - 39 - 27 - 23. Во второй поломне полупериода тока, когда напряжениенв коммутирующем дросселе 27 принимаетполярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение питания, до которогозаряжен дополнительный конденсатор 40,открываются вентили 33 и 36.С этого момента прекращается токвконтуре 23-9- 1- 17-2- 12 -- 26 - 39 - 27 - 23, прекращается пеРезвряд коммутирующего конденсатора назаданом уровне и протекает ток сбросапо контуру 27 - 33 - 40 - 36 - 39 -- 27, При этом ток сброса по нагрузкепротекает в ту же сторону, что и токмоста, Во втором такте открываются вен750685 6частоты выбирать оптимальное соотношение между напряжением на нагрузке и 24 на коммутирующем конденсаторе, чтобыобеспечить Оптимальные условия для восстановления управляемости прямь 1 х вентилей;в-третьих, симметричная подпитка нагруто- зочного контура током мостов и протекание тока сброса согласно с токоммоста позволяет снизить уровень гарло 111 нических составлякщих в выходном токе;в - четвертых, изменение отпайки тили 5 и 6.противофазного веитильногомоста, и ток протекает вначале по контуру 18 - 6 - 16 - 38 - 28 - 3913 - 5 - 18, а затем, когда выключается вентиль 38, по контуру 24 - 13- 5 - 18 - 6 - 16 - 25 - 28 - 39 -- 24. Во второй половине полупериода, ка, когда напряжение на коммутируюшелдросселе 28 принимает полярность,указанную на чертеже, и превосходитнапряжение питания, открываются вентили34 и 35. С этого момента прекращаетсяток по контуру 24 - 13 - 5 - 18 - 6 -16 - 25 - 28 - 39 - 24, прекращается перезаряд коммутирующего конденсато15ра 18 на заданом уровне и протекает токсброса по контуру 28 - 39 - 35 - 40 -- 34 - 28. При этом ток сброса понагрузке протекает в ту же сторону, чтои ток моста ипвертора, В последуесшиетакты открываются вентили 3. 4 и 7,8, при этом коммутационные процессыповторяются,При возрастании эквивалентного сопро 25тивления нагрузочного контура растетуровень выходного напряжения, при этом,начиная с некоторого критического уровня, резко снижается время, предоставляемое на восстановление управляемостизепрямых вентилей.; Для ограничения такого роста выходного напряжения включенывентили 32 и 3.1, которые открываеотсяс момента равенства напряжения нанагрузке 39 и напряжения на фильтровыхконденсаторах 24 и 26, заряженных дополовины питающего напряжения ипротекает ток сброса избыточной энергии,запасенной в нагрузке по контурам 39 -- 29 - 31 - 24 - 39 и 39 - 26 - 30 - 32 - 39, Изменением величины дроссе 40лей 29 и 30 достигается изменениеуровня ограничения напряжеееия на нагрузке от половины питающего и выше,Таким образом, схема позволяет.снизить длительность затягиваееия токасброса, поскольку сброс избыточнойреактивной энергии осуществляется надополнительный конденсатор, заряженныйдо полного напряжения питания, при этомрасход избыточной энергии происходитбыстрее в два раза, во - вторых, инвертор способен работать на любую нагрузку,эквивалентное сопротивление которойможет по величине изменяться от 0 доОф, а по характеру может иметь любоесоотношение активной и реактивнойсоставляющих, так, как схема позволяетв зависимости от характера нагрузки и КО,.51 утиру 1 Оших дросселей, к которымподклЕО:Еепы встречные диоды, позволяетдополнительно снизить уровень раскачкиначряжения на кол 1 л 1 утцруки 1 еле конденсаторе, увеличивающийся и - за паразитныхиндуктивностей, включенных в контуросновного сброса, и сце 1 зить длительностьпротекания тока сброса во второй половине полупериодов выходного тока,В целом схел 1 а позволяет повысить вылходную частоту инвертора в 1,5 раза инвдеж 11 Ость его работь;,Форл:ула изобретения Автономный последовательный инвертор, содержащий два тиристорнь 1 х моста с комлут 1,.у 10 иеел 1 и конде 1 сятомл 1 и в диагоналял.:,.1 ереме 11 ИОГО тОка и Вклнченны ми пос 1 едоватсЕы 10 с кажд 111 м из тЕЕРЕЕСТОРОВ КОМЛ 1 УТЕЕРУЮШИл 111 ДРОССЕЛЯМИ, причем выводы постоянного тока мостов связаны со входными выводами через фильтровне дросселя с отпайками, две последовательные вспомогательные иепочки, включенные, первая, между первым выходным выводом и анодной группой первого моста, а вторая - между первым выходным выводом и катодной группой второго моста и состоящие, каждая, из вспомогательного коммутирующего с отпайкой дросселя и вспомогательного фильтрового конденсатора, к точкал 1 соединения которых подключены%Одни эл ектроды вспомогател ьных вентилей, причем Отпайка вспомогательного коммутирующего дросселя первой цепочки подключена через один встречный вентиль к анодной группе первого моста, а отпайка вспомогательного коммутирующего дросселя второй цепочки через другой встречный вентиль - к катодной группе второго моста, два фильтровых конденсатора, включенные между втооым выходным выводом и, соответственно, анодной группой второго и катодной груп750685ным ВЫВОдом и Отпайкой соотВетстВующегофильтроВОго дросселя к которой подключен другой электрод соответствующеговспомогательного вентиля5 Составитель И. Жеребинатор Т,Клюкина Техред Н, Ковалева оррек Демчик 68/44 БНИИП Тираж 783 И Государственного к о делам изобретенийПодпи итета СССРоткрытийская набд 30/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,. пой первого мостов, причем указаннь Группы связаны с первым выходным выводом через цепочки, состоящие, каждая извентиля идросселя сброса, о т л и ч а ющ и Й с я тем,что,спельюповыщениянадеж ности и расш ирения частотного диапазона, он снабжен ограничительными дросселями, подключенными ко входным выводам, дополнительным конденсатором, соединяющим отпайки фильтровых дросселей и двумя дополнительными вентилями, включеннымв каждый, между Вторым выходИсточники. информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР%610266, кл, Н 02 М 7/515, 1976,1 О 2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2308068,кл, Н 02 М 7/515,1976.