Последовательный автономный инвертор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик а 817939(51) М Кч з Н 02 М 7/515 с присоединением заявкиГеоударстееииый комитет СССР ао делам иэебретеиий и открытий(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания ультразвуковых технологических установок.По основному авторскому свидетсльству601790 известна схема последовательного автономного инвертора, состояшего из двух мостовых инвертируюших ячеек, в которой нагрузка вынесена из вентильных мостов и включена между двумя группами последовательно соединенных фильтровых конденсаторов, которые через фильтровые дроссели подключены к источнику питания, при этом мостовые ячейки, содержащие коммутируюшие 1.С-контуры, подключены к крайним выводам групп последовательно соединенных фильтровых конденсаторов таким образом, что нагрузка подпитывается симметричным током от этих мостов. Для ограничения напряжения на элементах схемы при уменьшении сопротивления нагрузки прямые вентили прямых вентильных мостов могут быть зашунтированы встречными вентилями, а для предотвращения снижения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей при возрастании сопротивления нагрузки, последняя зашунтирована встречным вентильным мостом. Эта схема обеспечивает надежную работу при изменении нагрузки от короткого замыкания до холостого хода 11.Ее недостатком является то, что время,предоставляемое для восстановления управляемости в ней, определяется углом 150 - 180 эл. град и, кроме того, восстановление управляемости прямых вентилей в ней происходит при малом обратном напряжении, равном всего прямому падению напряжения на встречных вентилях (что составляет 1 - 2 В). Это не позволяет применять схему в преобразователях ультразвуковой частоты.Цель изобретения - повышение надеж ности за счет увеличения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей и увеличения обратного напряжения на них при одновременном ограничении напряжения на элементах схемы при работе на резко переменную нагрузку.Для достижения поставленной цели последовательный автономный инвертор снабжен четырьмя дополнительными вентилями, лвумя идентичными лоно,нительными мостовыми инвертпрукнцими ячейками, включенными кажлая параллельно основной яцейке, а лроссели ком мутнрукнцего контура, включенные последовательно с каждь,м вентилем мостовых ячеек, снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки лросселей Все синфазных вентилей каждых лву параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через дополнительные вентили подключены к точкам соединения лву лругих мостов с лросселями фильтра.На фиг. 1, 2 и 3 приведены семы предлагаемого инвертора (различные варианты).Сема (фиг. 1 содержит две мостовых инвертируюших ячейки на вентилях (тиристорах) 1 - 8 и две дополнительные мостовые ячейки на вентилях (тиристорах) 9 - 16, в лиагонали переменного тока которых включены коммутирующие конденсаторы 17 - 20 и коммутирующие дроссели 21 - 24. Послеловательно с тиристорами ячеек включены коммутирующие дроссели 25 - 40 со вторичными обмотками 41 - 56, обратный вентильный мост, состоящий из дросселей насыщения 57 - 60, включенных последовательно с обратными вентилями (диодами) 61 - 64, и подключенный к отпайкам дросселей фильтра 65 - 70. Вторичные обмотки коммутируюцих лросселей 41 - 56 через дополнительные диоды 71 - 74 подключены к точкам соединения мостовых ячеек с дросселя ми фильтра, нагрузка 75 включена между группами послеловательно соелиненных фильтровых конденсаторов 76 - 79.Г 1 ослеловательный автономный инвертор работает в установившемся режиме следуюцим образом.Управляющие импульсы подаются одновременно на тиристоры 1, 4 и 9, 12 и коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 76 - 25 - 1 - 7 - 21 - 4 - 28 - 75 76 и 76 - 33 - 9 - 19 - 23 - 12 - 36 - 78 - 75 - 76. В следующий такт управляющие импульсы подаются на тиристоры 5, 8 и 13, 16, коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77 - 29 - 5 - 22 - 18 - 8 - 32 - 79 - 75 - 77 и 77 - 37 - 13 - 24 - 20 - 16 40 - 79 - 75 - 77. За два описанных выше такта формируется период выходной частоты инвертора. В третьем такте отпираются тиристоры 10, 11 и 2, 3. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвя м: 76 - 26 - 2 - 21 - 17 - 3 - 27 - 78 - 75 - 76 и 75 - 34 - 10 - 23 - 19 - 11 - 35 - 78 - 75 - 76. В четвертом такте отпираются тиристоры 6, 7 и 14, 15. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77 - 30 - 6 - 18 - 22 - 7 - 31 - 79 - 75 - 77 и 77 - 38 - 14 - 20 - 24 - 15 - 39 - 79 - 75 - 77 В дальнейшем работа схемы повторяется.При резком снижении сопротивления нагрузки напряжение на последовательно сое 10 4линенны вторичных обмотках коммутирующих дросселей синфазноработающих вентильных мостов при спаде анодного токапревышает напряжение источника питания,при этом отпирается один из диодов 7 - 74и избыток реактивной энергии, запасеннойв коммутирующих дросселях, возвращаетсяв источник питания и нагрузку. Так, например, если сумма напряжений вторичных обмоток 41, 44, 52 и 49 превысит сумму напряжений фильтровых конденсаторов 77 и79, равную напряжению источника питания, то открывается диод 72 и происходитсброс реактивной энергии по контуру: 41 -44 - 52 - 49 - 72 - 77 - 75 - 79 - 41,Устойчивая работа инвертора на эквивалентное нагрузочное сопротивление, превышаюшеее некоторую критическую величину,при которой происходит резкое сокращениевремени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, обеспечивается введением обратного моста. Еслинапряжение на нагрузке 75 превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах76 - 79, то отпирается какая-либо пара диодов сброса избыточной энергии, запасеннойв нагрузочном контуре. Например, если напряжение на нагрузке 75 превышает напряжения на фильтровых конденсаторах 76 и 78,го отпираются диоды 61 и 63 обратного вен-,тильного моста и ограничивают дальнейший рост напряжения на нагрузке.В ряде случаев коммутирующие конденсаторы.синфазно работающих мостов могутбыть соединены параллельно между собой,например, на фиг. 1 это конденсаторы 17,18 и 18, 20.С целью уменьшения напряжения на вентилях количество синфазно работающих35 вентильных мостов, вторичные обмотки анодных коммутирующих дросселей которых соединены последовательно, может быть больше двух, например, три или четыре,По описанному принципу могут быть вы 40 полнены инверторы с еще большим временем, предоставляемым для восстановленияуправляемости прямых вентилей.На фиг. 2 приведена схема инвертора,в котором параллельно каждой группе синфазно работающих вентильных мостов 8045 и 81 подключено еще по одной группе синфазно работающих вентильных мостов 82,и 83, при этом поочередное отпирание вентилей групп синфазно работающих вентильныхмостов 80 - 83, обеспечивающих симметрицное напряжение на нагрузке 75, позволяетувеличить время, предоставляемоедля вос 50становления управляемости прямых вентилей примерно в три раза по сравнению сосхемой инвертора на фиг. 1. Параллельнокаждой группе синфазно работающих вентильных мостов 80 и 81 может быть подключено еше по две группы синфазно работающих вентильных мостов 82, 83, и 84, 858179 Щ Формула изобретения Ю вентилей групп синфазно работаюгцих вентильных мостов 80 - 85, обеспечивающих симметричное напряжение на нагрузке 75, позволяет увеличить время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей более, чем в пять раз по срав нению со схемой инвертора на фиг. 1.Таким образом, последовательный автономный инвертор может быть использован в преобразователях ультразвуковой частоты, работающих на резкопеременную нагрузку.1 О Последовательный автономный инверторпо авт. св.60790, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности, он снаб жен четырьмя дополнительными вентилями и двумя идентичными дополнительными мосГовыми иннсртирюгцими ячсиками, вклю. ченными, каждая параллельш основной ячейке, а дроссели коммутирукщего контура, включенные последовательно с каждым вентилем мостовых ячеек снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки дросселей всех синфазных вентилей каждых двух параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через дополнительные вентили подключены к точкам соединения двух других ячеек с дросселями фильтра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СС;.Р60790, кл. Н 02 М 7/515, 973дактор А. Власенкок аз 994/76 ребинаКорректор Подписнотета СССР ткрытийнаб., д. 4/5 ул Проектная Составитель И. ЖеТехред А БойкасТираж 730ПИ Государственного комиделам изобретений и оМосква, Ж - 35, РаушскаяП Патент, г. Ужгород,Демчик