Последовательный инвертор

Сфвз Сфветскик Соцнаектичесвнк Рвспублнк(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 061278 (21) 2692710/24-07 с присоединением заявки Но -(23) Приоритет Опубликовано 150181, Бюллетень Й 9 2 Дата опубликования описания 1501,81(51)м, Кл,з Н 02 М 7/515 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано для литания индукционных печей, например в вакуумных электротермических установках,Известны последовательные инверторы, содержащие пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирующие конденсаторы, .коммутирующие индуктивности 10 и нагрузку 1, 2, и 3.Их общим недостатком является сложность, а также невысокий КПД;Известен инвертор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирующие конденсаторы индуктивности и нагрузку, причем вентильные пары через фильтрующие дроссели подключены к источнику питания, а между об О щими точками вентильных пар включенанагрузка 4.Однако этот инвертор содержит четыре коммутирующих контура и обладает невысоким КПД вследствие резкой Иесинусоидальности тока нагрузки.Наиболее близким по технической суп(ности и достигаемому результату к предлагаемому является последовательный инвертор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирующие конденсаторы, коммутирующие индуктивности и нагрузку, причем вентнльные пары объединены впоследовательные цепочки по две парыв каждой, каждая цепочка через фильтрующие дроссели подключена к полюсамисточника питания, а между общимиточками вентильных пар включена нагрузка, при этом последовательно скаждой вентильной парой включена коммутирующая индуктивность, а конденсаторы объединены в последовательныецепочки по два в каждой, подключенные к источнику фильтрующие дроссели, и общие точки конденсаторов соединены с выводами нагрузки 5Недостатком этого инвертора являет"ся его сложность, обусловленная большим количеством коммутирующих элементов, а также невысокий КПД, что вызвано большим содержанием высших гармоник в кривой выходного тока и особенно сказывается при регулированиичастоты инвертора,Цель изобретения - упрощение и повышение КПД устройства,Поставленная цель, достигается тем,что в известном последовательном инверторе, содержащем связанные со входники выводами через дроссели фильтрадве последовательные цепочки, состоящие, каждая, из двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выводу, а также коммутирующиедроссели и коммутирующие конденсаторы,точки соединения фильтровых дросселей, подключенных к одноименномувходному выводу, с последовательнымицепочками связаны между собой черезсоответствующие последовательно соединенные коммутирующий дроссель икоммутирующий конденсатор. Вследствие значительной величины индуктивности фильтрующих дросселей ток в них практически постоянен. Положительные полуволны тока нагрузки формируются при включении вентилей 1 и 3, отрицательные - при включении вентилей 5 и 7. Обратные вентили 2, 4, 6 и 8 отпираются при возникновении на них прямого. напряжения, При подаче очередного импульса управления на вентили 1 и 3 постоянный ток Фильтрующих дросселей проходит через вентили 5 и 7, открытые ранее (начальный момент на временных диаграммах фиг. 2) конденсаторы 13 и 1 заряженные до максимального напряжения полярности, показанной на фиг.1 начинают колебательно перезаряжаться по контуру 13-15-1-17-5-13 и по контуру 14-16"7-17-3-14..На фиг,2 апоказан график тока в бО вентильных парах 1-2 и 3-4; на фиг2 бграфик тока в вентильных парах 5"б и7-8; на.фиг.2 в - форма тока нагрузки 5 На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; 15 на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Последовательный инвертор (фиг.1) содержит пары встречно-параллельно соединенных вентилей 1 и 2, 3 и 4, 2 О 5 и б, 7 и 8, дроссели фильтра 9 -12, коммутирующие конденсаторы 13 и 14, коммутирующие дроссели 15 и 16 и на - грузку 17, причем вентильныепары объединены в последовательные цепочки и две пары в каждой (1 и 2 - 7 и 8 (5 и б - 3 и 4), каждая цепочка через дроссели Фильтра 9 и 10, 11 и 12 подключена к полюсам источника питания, а между точками вентильных схем включена нагрузка 17, при этом коммути- ЗО рующие конденсаторы )3 и 14 объединены с коммутирующими дросселями 15 и 16 в последовательыне колебательные контуры (конденсатор 13 - дроссель 15 и конденсатор 14 - дроссель 16), 35 каждый из которых включен между выводами двух фильтрующих дросселей, другими выводами соединенных с одним из полюсов источника питания (первый контур включен между дросселями 9 цО и 11, второй - между 10 и 12).,Схема работает следующим образом. и на фиг.2 г - форма напряжения наконденсаторах,В момент 1 ток в вентильных парах5-6 и 7-8 переходит через нуль, вентили 5 и 7 гаснут, включаются вентилии 8, которые проводят ток переэаряда конденсаторов вплоть до момента 1,/после чего выключаются. В моМент 1напряжение на конденсаторах меняетзнак, а к моменту 1 достигается некоторого занчения обратной полярности,В интервале времени 1-14 вентильныепары 5-6 и 7-8 выключены (прямые вентили 5 и 7 восстановили свою управляемость в течение интервалаи к ним приложено прямое напряженйе,раВное алгебраической сумме напряжений соответствующего колебательногоконтура и нагрузки), постоянный токдросселей 9 и 12 проходит по цепи9-1-17-3-12, а постоянный ток дросселей 11 и 10 через контур 11-13-151-17-3-14-16-10 заряжает конденсаторы до максимального напряжения обратной полярности. В момент 14 включаются вентили 5 и 7, вследствии чего на-,чинается обратный переэаряд конденсаторов по контурам 13-15-17-1-15-13и 14-3-17-7-16-14, при этом в момент1 вентили 1 и 3 выключаются и включаются вентили 2 и 3, во время работыкоторых вентили 1 и 3 восстанавливаются. В течение интервала времени бт 17вентильные пары 5-6 и 7-8 выключены,а через включенные вентили 5 и 7 инагрузку протекает постоянный токдросселей 11 и 10, а постоянный токдросселей 9 и 12 по контуру 9-15-135-17-7-16-14-12 заряжает конденсаторыснова до максимального напряжения полярности, показанной на схеме Фиг,1.Таким образом в нагрузке Формируется полный период выходного тока. Далее процессы в схеме повторяются.Выходное напряжение инвертора симметрично относительно источника пи тания, поэтому средняя точка нагрузки может быть заземлена, что позволяет испольэовать инвертор для питания вакуумных индкукционных печей. Сам инвертор может питаться как от выпрямителя, так и непосредственно от переменного напряжения промышленной частоты; в последнем случае в различные полупериоды питающего напряжения прямые и обратные вентили меняются функциями. Вводя некоторую задержку ,включения обратных вентилей относительномомента перехода тока вентильной пары через нуль (моменты 1 ина Фиг.2 а,бможно ускорить восстаноэление управляемости прямых вентилей.Формула изобретенияПоследовательный инвертор, содержащий связанные во входными выводами через дроссели Фильтра две последовательные цепочки, состоящие, каждая из двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выходному выводу, а также коммутирующие дроссели и коммутирующие конденсаторы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, точки соединения подключенный к одноименному входному выводу фильтровых дросселей с последовательными цепочками связаны межд) собой через соответствующие последовательно соединенФ ные коммутирующий дроссель и коммути-.рующий конденсатор,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 312350, кл, Н 02 М 5/42, 19692Авторское свидетельство СССР9 355716, кл, Н 02 М 5/42, 19693Авторское свидетельство СССР9 425283, кл, Н 02 М 5/42, 19714. Авторское свидетельство СССРЖ 439888, кл, Н 02 М 7/515, 19705. Авторское свидетельство СССР9 311351, кл, Н 02 М 5/42 1969797027 Яиг Составитель И,ЖеребинаТехред Е.Гаврылешко Корректор В. Вутяга а а твщЕЮ Редактор" филиал ППП ффПатент, г,уигород, ул.Проектная,каз 9798/76 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р