Последовательный инвертор

"И Союз Советских Социалистических Республик(и)782098 К АВТОРСКОМУ СВ ТИМСТВУ(23) Приоритет Н 02 И 7/5.15 Государственный комитет СССР но делам изобретений я открытий(088.8) Дата опубликования описания 231180 В. В. Шипицын, В. С. Ухов, В. Н. Антонова, А. А. Новиков, В. И. Лузгин и А. А. Рухман(71) Заявитель Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. И. Кирова(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИВВЕРТОР Изобретение относится к преобра- зовательной технике, в частности к последовательным инверторам и может быть использовано, например в источниках тока высокой частоты индукци- ф онных нагревательных установок.По основному авт. св. 9 647817 из,вестен последовательный инвертор, ис- пользуемый преимущественно в источниках тока высокой частоты, для питания индукционных нагревательных установок, Инвертор содержит два тиристорных моста, каждый из которых содержит коммутирующий контур в диагонали переменного тока, причем точ ка соединения анодов тиристоров каждого из мостов соединена с положительным входным выводом инвертора через последовательную цепь иэ первого и второго фильтровых дрдсселей, точ ка соединения катодов тиристоров каждого из мостов соединена с отрицательным входным выводом через третий фильтровый дроссель, а точка соединения первого и второго фильтровых дросселей одного моста соединена через фильтровой конденсатор с точкой соединения катодов тиристоров другого моста, причем в каждом иэ мостов точка соединения анодов тиристоров одно го моста соединена через последовательную цепь, образованную конденсатором и дросселем, имеющим промежуточный вывод, с точкой соединения катодов тиристоров другого моста, дроссель заюунтирован двумя встречно-последовательно соединеннымн диодами,. точка соединения которых связана с точкой последовательного соединения первого и второго фильтровых дросселей второго моста, а промежуточный вывод дополнительного дросселя связан через диод, включенный в прямом направлении, с точкой соединения анодов тнристоров этого же моста 1 .Однако нри повышении частоты н мощности начинает сказываться влияние сопротивления соединительных проводов я диодов, шунтирующих нагрузку с фнльтровыми конденсаторами. При этом амплитудное значение напряжения на нагрузке ограничивается выше уровня питающего нагряжения. В результате при возрастании сопротивления нагрузки наблюдается преждевременный переход отрицательного запирающего напряжения на тиристорах к положительным значениям, снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости тнристоров н, следовательно,снижается надежность работы инвертора.Цель изобретения - повышение на дежности работы инвертора путем ликвидации влияния сопротивления соединительных проводов и вентилей, шунтирующих нагрузку с фильтровыми конденсаторами.Поставленная цель достигается тем,что инвертор снабжен дополнительнымидросселями и компенсирующим конденсатором, обкладки которого связаны 1 О.с выходными выводами через дополнительные дроссели, включенные, каждыйпоследовательно с двумя встречно-включенными диодами в цепочку, шунтирующую дроссель. 15На чертеже схематически изображенинвертор.Инвертор содержит тиристоры 1-8,коммутирующие конденсаторы 9 и 10,внутренние коммутирующие дроссели 11и 12, внешние коммутирующие дроссели13 и 14, фильтровые конденсаторы 15и 16, дополнительные фильтровые конденсаторы 17 и 18, диоды 19 - 24, активно-индуктивную нагрузку 25, подключаемую к выходным выводам инвертора, первый 26 и 27 и второй 28 и 29фильтровые дроссели,через которые тиристорные мосты подключены к положи-тельному полюсу. источника питания,фильтровые дроссели 30 и 31, через 30которые тиристорные мосты подключенык отрицательному полюсу источника питания, дополнительные дроссели 32 и33, включенные в цепь нагрузочногоколебательного контура, компенсирующий конденсатор 34, первый 35 и второй 36 тиристорные мосты."Два тиристорных моста 35 и 36, содержащие тиристоры 1-8, коммутирующиеконденсаторы 9 и 10 и дроссели 11 и12 в диагоналях переменного тока, под 40ключены точками соединения анодовтиристоров через дроссели 26-29 к положительном входному выводу инвертора, а точками соединения катодов тиристоров через дроссели 30 и 31 - с 45отрицательным входным выводом инвертора. Аноды тиристоров 1 и 2 моста35. через конденсатор 15 и дроссель13 соединены с катодами тиристоров 7и 8 моста 36, а аноды тиристоров 5 5 Ои 6 моста 36 через конденсатор 16 идроссель 14 соединены с катодами ти,ристоров 3 и 4 моста 35. Общие выводь.дросселей 26 и 27 через конденсатор17 соединены с катодами тиристоров 7 55и 8 и с одним выводом инвертора. Общие выводы дросселей 28 и 29 черезконденсатор 18 соединены с катодамитиристоров 3 н 4 и со вторым выходнымвыводом инвертора. Промежуточный вывод дросселя 13 (или 14) через диод 6 О23 (или 24) соединен с анодами тиристоров 1 и 2 (или 5 и 6). К выходнымвыводам инвертора подключена актив, но-индуктивная нагрузка 25, например,индуктор. К нагрузке 25 с обеих сто рон через дополнительные дроссели 32 и 33 подключей компенсирующий конденсатор 34. Точки соединения элементов 13 и 15, а также 32 и 34, через соответствующие диоды 19 и 20 подключены к элементам 18 , 28 и 29, Точки соединения элементов. 14 и 16, а также 33 и 34, через соответствующие диоды 21 и 22 подключены к элементам 17, 26 и 27.Инвертор работает следующим образом.При поочередном попарном отпирании тиристоров разных мостов по элементам инвертора и через.нагрузочный колебательный контур проходят импульсы высокочастотного тока, выделяя в нагрузке соответствующую мощность.Так, например, при отпирании тирйсторов 1 и 4 импульс высокочастотного тока проходит по цепи элементов 15-35-25 и (33-34-32) -13-15.Через тиристорный мост 35 импульс тока проходит йо цепи элементов 1-11-9-4. В нагрузке 25 имйульс тока проходит справа налево. При отпирании очеред,ных тиристоров 5 и. 8 высокочастотный, импульс тока проходит по цепи элементов 16-36-25, и .(32-34-33)-14-16. Через нагрузку 25 этот импульс тока проходит слева направо, т. е. в другом направлении, Затем отпираются очередные тиристоры 2 и 3 моста 35. Очередной импульс тока проходит по цепи элементов 15-35-25 и (33-34-32)- 13-15. Через нагрузку 25 импульс тока проходит справа налево. Далее отпираются очередные тиристоры б и 7 моста 36, и очередной импульс тока проходит по цепи элементов 16-36-25 и (32-24- 33)-14-16. Через нагрузку 25 импульс тока проходит в другом направлении. Таким образом, при поочередном отпирании тиристоров разных мостов через нагрузку 25 проходит переменный высокочастотный ток. В следующем такте при очередном отпирании тиристоров 1 и 4 процесс повторяешься аналогичным образом.При снижении сопротивления нагрузки увеличивается напряжение на элементах инвертора, Если сопротивление нагрузки ниже нормального, отпираются диоды 19-24, и через них проходит обратный ток, возвращающий избыточную реактивную энергию запасенную в виде магнитной энергии в дросселях 13 и 14, в источник питания. При этом реактивный ток возврата энергии проходит по следующим цепям элементов, 13-19-18-25-13; 14-21-17-25-14; 13- 23-15-13 и 14-24-16-14. Напряжение на дросселях 13 и 14, или на их частях, через диоды ограничивается на уровне напряжения на конденсаторах 15-18. При ограничении напряжения на дросселях 13 и 14 ограничивается напряжение на всех элементах схемй инвертора.При увеличении сопротивления нагрузки сверх номинального возрастает выходное напряжение инвертора, что приводит к снижению времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, Однако при этом отпираются диоды 20 и 22, и через них проходит ток, возвращающий избыточную энергию из контура нагрузки в источник питания (в конденсаторы 17 и 18), При этом ток проходит по цепям элементов 25-32-20-18-25 и 25-33-22-17-25. В отличке от известной схемы, напряжение на нагрузке 25 ограничивается на более низком уровне, что снижает время, предоставляемое для восстановления управляемости ткристоров. Это достигается следующим образом. При прохождении высокочастотного тока в нагрузочном контуре (25, 32, 34, 33)напряженйя на нагрузке 25 и дросселях 32 и 33 в любой момент времени суммируются и равны напряжению на конденсаторе 34. Так, при работе моста 35 напряжение на нагрузке 25 и дросселе 32 ограничивается на уровне напряжения на конденсаторе 18 через диод 20, а при работе моста 36 напряжения на нагрузке 25 и дросселе 33 через диод 22 ограничивается на уровне напряжения на конденсаторе 17, Поэтому при наличии дросселей 32 и 33 выходное напряжение инвертора, т. е. напряже-ние на йагруэке 25, по амплитудебудет всегда меньше, чем напряжениена конденсаторах 17 и 18 и меньшенапряжения источника питания. Приправильном подборе величин индуктивностей дросселей 32 и 33 можно добиться, что время для восстановленияуправляемости тиристоров практическисовсем не снижается прн изменениисопротивления нагрузки отнуля и доф бесконечности, что соответствует, например пустому индуктору. формула изобретенияПоследовательный инвертор поавт, св. Р 647817, о т л и ч а ющ и й с я тем,что, с целью повышения надежнОсти, он снабжен дополнительными дросселями и компенсирующим конденсатором, обкладки которогосвязаны с выходными выводами черездополнительные дроссели, включенные,каждый последовательно с двумя встречно-включенныййдиодами" в"цепочку, 25 шунтирующую дроссель.Источники информации,принятые" во "внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 647817, кл, Н 02 М 7/515, 1977782098 Составитель И. Жеребинаедактор Г, КацалапТехред М,Коштура ыдкая оррект Заказ Подписнота СССРытийаб., д. 4/5 8163/70 Тираж 783 ВНИИПИ Государственного комнте поделам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская н филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул, проектная, 4