Автономный инвертор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 160580 (21) 2925715/24-07 511 М. КП.з с присоединением заявки Но(23) Приоритет Н 02 М 7/515 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150482, Бюллетень Мо 14 53 УДК 621.314.572 (088.8) Дата опубликования описания 15. 04. 82(72) Авторыизобретения яибаев,А.В.Иванов,М.М.Мульменко,П.С.Ройзман и А.Х,У Специальное конструкторско-технологически"бюрополупроводниковых преобразователей частоты при Уфимском авиационном институте им, Орджоникидзе(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике, в частностик преобразователям частоты для питания индукционных нагревателей.Известны автономные инвЕрторы,содержащие встречно-параллельновключенные прямой и обратный вентили 1,Обратные напряжения на вентиляхна интервале восстановления управляемости в таком инверторе близкок нулю, что ограничивает частотныйдиапазон его работы.Также известен автономный инвертор, содержащий встречно-параллельно включенные прямой и обратныйвентили, причем в цепь обратноговентиля включен индуктивный элемент 2 .Во время прохождения тока черезобратный вентиль данной ячейки кпрямому вентилю приложено напряжение на индуктивности, котороедостигает весьма большой величины(может в несколько раз превышатьнапряжение источника питания). Припереходе тока обратного вентилячерез максимум напряжение на индуктивности меняет знак й интервалвосстановления прямого вентиля заканчивается. Таким образом, времявосстановления вдвое меньше времени проводящего состояния обратноговентиля, а чрезмерно большая величина обратного напряжения на прямомвентиле приводит к увеличению потерьв вентиле от обратного тока утечки,что ухудшает частотные свойства вентильной ячейки,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является автономный инвертор, содержащий включенные встречно-параллельно прямойи обратный вентили, трансформатор,15 первичная обмотка которого включенапоследовательно с обратным вентилем, а вторичная обмотка через выпрямитель связана с управляющимперехбдом йрямого вентиля, причемвыпрямитель связан с управляющимпереходом через резистор, стабилитрон или динистор 3)Недостатком такого инвертора является необходимость включения до 25 полнительного элемента (резистора,стабилитрона или динистора), развяэывающего источник импульсов управления с выходом выпрямителя и уменьшающего шунтирование выхода первого30 выходом последнего. другим недостатком является малая величина об- . ратного напряжения на прямом вентиле в период его восстановления, что ухудшает частотные свойства.Цель изобретения - улучшение частотных свойств и упрощение.Поставленная цель достигается темчто в автономном инверторе, содержащем включенные встречно-параллельно прямой и обратный вентили, трансформатор, первичная обмотка которого включена последователь" но с обратным вентилем, а вторичная обмотка через выпрямитель свя" зана с управляющим переходом пря- мого вентиля, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель связана с источником постоянного тока, причем источник постоянного тока и управляющий переход прямого вентиля включены в цепь вторичной обмотки трансформатора последовательно.Кроме того, в схему могут быть введены второй трансформатор и второй выпрямитель, причем первичная обмотка второго трансформатора включена последовательно в цепь вторичной обмотки первого трансформатора, а вторичная обмотка через второй выпрямитель подключена к источнику постоянного тока.На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы; а ток через вентильную ячейку б - напряжение. на прямом венти " ле П, в - напряжение на обмотке трансформатора р, г - ток выпрямителя 14 р, проходящий через управляющий переход тиристора; на фиг, 3 - варианты схемного решения устройства.Вентильная ячейка 1 преобразователя частоты, состоящего иэ источника постоянного тока 2 и автономного инвертора 3, содержит прямой вентиль 4, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных обратного вентиля 5 и трансформатора б, вторичная обмотка которого через выпрямитель 7 и управляющий переход прямого вентиля 4, включенный в обратном направлении, связан с конденсатором 8 фильтра на выходе источника постоянного тока. В состав инвертора также входят дроссели 9 и 10, конденсатор 11 и нагрузка 12. Инвертор работает следующимобразом.При поетуплении управляющего импульса на вентиль 4 последний отпирается и проводит синусоидальную полуволну тока перезаряда конденсатора 11 (Фиг, 2 а). В момент времени 1 направление тока через вен Улучшение частотных свойств,т.е,сокращение времени восстановления,повышение стойкости к повышеннойскорости нарастания прямого напряжения на вентиле достигается за счеткомбинированного выключения (одновременной подачей обратного напряжения и обратного тока управления)и за счет протекания обратного токауправления после приложения прямого напряжения (фиг,2 г интервал С -г )Следует отметить, что при исполь .зовании в качестве прямых вентилейтиристоров целесообразно задаватьвеличину обратного напряжения,исходя из паспортных зависимостейвремени воссТановления от величиныобратного напряжения. При этом длявысокочастотных тиристоров опти мальным с этой точки зрения является напряжение порядка от одного донескольких десятков вольт, вышекоторого время восстановления либосокращается незначительно, либо даже увеличивается, Оптимальная с 10 15 20 25 30 35 40 тильную ячейку изменяется, и начинает проводить ток обратный вентиль 5, Направление на первичной обмотке трансформатора резко возрастает до величины, равной Бд,к где Б,1 - напряжение источника постоянного тока 1 1 - коэффициент трансформации. После этого открываются диоды выпрямителя 7, и .напряжение на обмотках трансформатора фиксируется на постоянном уровне, определяемом напряжением на конденсаторе 8. При этом происходит рекуперация части энергии колебательного контура инвертора в фильтрующий конденсатор. После прекращения тока через обратный вентиль с момента С до,момента э происходит размагничивание сердечника трансформатора, при этом напряжение на обмотках трансформатора (фиг. 2 в) меняет. знак. Во вторичной обмотке трансформатора продолжает протекать ток, который после выпрямления смещает управляющий переход прямого вентиля в обратном направлении, увеличивая тем самым его блокирующую способность.Таким образом, в данной схеме восстановление управляемости прямого вентиля происходит при повышенном уровне обратного напряжения, прикладываемого в течение всего интервала работы обратного вентиляпри одновременной подаче обратнОго тока в управляющий переход.При подаче прямого импульса управления диоды выпрямителя смещены в обратном направлении напряжением на конденсаторе 8 и не щунтируют сигнал.5 921002 Формула изобретения 1 О ИУ даже увеличивается. Оптимальная с точки зрения частотных свойств величина обратного напряжения на вентиле в данном устройстве легко обеспечивается соответствующим выбором коэффициента трансформации,В случае использования предложенной вентильной ячейки в других схемах автономных инверторов может возникнуть необходимость в электрической развязке цепей управления, вентилей от цепи фильтрующего конденсатора, .что может быть достигнуто либо путем применения оптронов, либо за счет схемных решений (фиг. 2 а, б, в), в которых использован еще один дополнительный трансформатор 13 и выпрямитель 14,Использование предложенной вентильной ячейки в схемах высокочастотных преобразователей позволяет повысить предельную частоту их работы по меньшей мере в 1,5 - 2 раза, а при работе на заданной частоте повысить надежность работы. 1. Автономный .инвертор, содержащий включенные встречно-параллельно прямой и обратный вентили, трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с обратным/ вентилем, а вторичная обмотка черезвыпрямитель связана с управляющимпереходом прямого вентиля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения частотных свойств и упро"щения, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель связана свходными выводами постоянного тока,причем источник постоянного тока иуправляющий переход прямого вентиля 1 О включены в цепь вторичной обмоткитрансформатора последовательно.2. Инвертор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в неговведены второй трансформатор и вто рой выпрямитель, причем первичнаяобмотка второго трансформатора включена последовательно в цепь вторичной обмотки первого трансформатора, а вторичная обмотка черезвторой выпрямитель подключена к источнику постоянного тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе75 1. Справочник по преобразовательной технике. Под ред.И.М.Чиженко,К Техника, 1973, с.123-128.2. Заявка Франции Р 2296959,кл. Н 02 М 7/505, Н 05 В 9/00,30 опублик03.09.76,3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2897887,24-07,кл. Н 02 М 1/00, 21.03,80.921002 г и,НИИПИ Заказ 2374/70ираж 719 Подписное лиал ППП фПатентф, Ужгород, ул. Проектй РФигз