Инвертор

(19) (11) 351) Н 02 М 7/515 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1.-.-".:"Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Саратовский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) 1.Авторское свидетельство СССРУ 489186, кл. Н 02 М 7/52, 1975.2, Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И.М.ЧиженкоКиев, 1978, с. 121, рис. 3.29.б.3. Авторское свидетельство СССР1 Ф 868951, кл. Н 02 М 5/27, 1981.4. ТЬуг 1 яеогыесЬяе 1 г 1 спгегЕцг д 1 е 1 пс 1 цЕг 1 че Егчагшцпя ппВегесй акоп 500 Н 2 Ь 1 я 50 КН 2.(54)(57) ИНВЕРТОР, содержащий два тиристорных моста, выводы постоянного тока которых соединены меркду собой и через сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводам переменного тока мостов подключены конденсаторы, соединенные в звезду, между общими точками которых включены параллельно соединенные компенсирующий конденсатор и цепь нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен емкостным делителем, подключенным параллельно цепи нагрузки, и двумя последовательно соединенными цепочка-мн из обратных диодов и дросселей, подключенными к выводам постоянного тока тиристорных мостов, при этом средняя точка емкостного делителя соединена с общей точкой указанных Я цепочек.1 10817Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для получения напряжения повышенной частоты, используемого при индукционном нагреве. 5Известен инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтре последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен многофазный тиристорный мост, к выводам переменного тока которого присоединены включенные в звезду коммутирующие конденсаторы, а к выводам постоянного тока укаэанного моста присоединены две цепочки иэ последовательно соединенных дросселя и диода, причем общая точка этих цепочек соединена с общей точкой коммутирующих конденсаторов 1"11.Недостаток этой схемы состоит в малой величине отношения выходного напряжения к напряжению на коммутирующих конденсаторах и значительном содержании высших гармоник в кривой выходного напряжения.Известен также инвертор, содержащий тиристорный мост с дросселями в каждой фазе и звездой коммутирующих конденсаторов, присоединенной к средним выводам дросселей, причем нагрузка между минусом источника питания и общей точкой звезды коммутирующих конденсаторов 2 3.Недостатком схемы является нали 35 чие постоянной составляющей в токенагрузки.Известен также инвертор, содержащий два тиристорных моста, к вы 40 водам переменного тока которых подключены конденсаторы, соединенные в звезду, общие точки которьк образуют выход инвертора, а разнополярные выводы постоянного тока мостов соединены между собой через обмотки ин 45 дуктивного элемента, при этом между выводами переменного тока одного иэ мостов и входными выводами инвертора включены дроссели 3 1.Недостаток схемы заключается в том, что кривая выходного напряжения модулирована огибающей напряжения питающей сети.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является инвертор, содержащий два тиристорных моста, выводы постоянного тока которых соединены между собой и 68через сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводампеременного тока мостов подключеныконденсаторы, соединенные в.звезду,между общими точками которых включены параллельно соединенные батареякоммутирующих конденсаторов и нагрузка 143,Особенностью данного инвертораявляется то, что при изменении токанагрузки происходит существенноеизменение напряжения на конденсаторах. В результате этого уменьшениенагрузки сопровождается ростом выходного напряжения и напряжения на тиристорах. 1(роме того, напряжениена последовательных в силу неизбежной асимметрии закона управления итехнологического разброса параметровконденсаторов может накапливать постоянную составляющую, что также приводит к возрастанию напряжения натиристорах и увеличивает установленную мощность конденсаторов.Применение в схеме широтно-импульсного способа регулирования выходного напряжения ограничиваетсятем, что в силу вводимой несимметрииуправления указанная постоянная составляющая на конденсаторах еще болееувеличивается.Указанные факторы снижают надежность работы инвертора.Целью изобретения является повышение функциональной надежности инвертора.Указанная цель достигается тем,что инвертор, содержащий два тиристорных моста, выводы постоянного тока которых соединены между собой ичерез сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводампеременного тока мостов подключеныконденсаторы, соединенные в звезду,между общими точками токорых включены параллельно соединенные компен.сирующий конденсатор, и цепь нагруз.ки, снабжен емкостным делителем,подключенным параллельно цепи нагрузки, и двумя цепочками последовательно соединенньк обратного диодаи дросселя, подключенными к выводампостоянного тока тиристорных мостов,при этом средняя точка емкостногоделителя соединена с общей точкойуказанньк цепочек.На фиг. 1 показана принципиальнаяэлектрическая схема инвертора; нафиг. 2 - возможный алгоритм управле10817 55 ния тиристорами инвертора и эпюры, поясняющие его работу.Инвертор содержит два моста на тиристорах 1-6 и 7-12, сглаживающий дроссель 13, конденсаторы 14-16 и 17-19, между общими точками которых включены нагрузка 20, компенсирующий конденсатор 21 и емкостной делитель 22, 23. Цепочки из последовательно соединенных обратных диодов 24, 25 10 и дросселей 26,27 подключены к выводам постоянного тока тиристорных мостов, Средняя точка емкостного делителя 22, 23 соединены с общей точкой цепочек 24,26 и 25, 27.15Инвертор работает следующим образом.Полупериод выходного напряжения является 1/6 частью периода каждого из мостов.С момента времени, когда включаются тиристоры 2 и 7, напряжение на конденсаторе 14, покдлюченном к аноду тиристора 2, в результате прохождения тока на одном из предыдущих инвервалов через тиристор 1 имеет такую полярность, что под действием суммы этого напряжения и напряжения на конденсаторе 22 емкостного делителя одновременно с тиристором 230 включается диод 25. В результате отпирания диода 25 формируется импульс тока через дроссель 27, который ускоряет перезаряд конденсаторов, способствуя стабилизации величины напряжения на конденсаторе 14. Процесс перезаряда конденсаторов 14 и 22 сопровождается изменением тока в дросселе 27. После завершения пере- заряда конденсаторов 14 и 22 ток в дросселе прекращается, и диод 25 закрывается.На инвервале времени от 0 до Т ток дросселя 13 протекает от плюса источника питания через тиристоры 2 и 7, конденсаторы 14 и 17 и учас ток цепи, образованный параллельно включенными конденсатором 21, делителем 22, 23 и нагрузкой 20. При этом осуществляется потребление мощности от источника, передаваемой в 50 нагрузку. По этой причине инвервал (О, Т ) можно назвать рабочим интервалом. В момент времениподаются импульсы на управляющие электроды тиристоров 2 и 5. При этом включается тиристор 5 и выключается тиристор 68 47, что определяется полярностью суммы напряжений на конденсаторах 1 ч и 16. Подача повторного импульса на управляющий электрод тиристора 2 в моментТ обеспечивает включение тиристоров 2 и 5 в режиме прерывистого тока источника.Включение тиристора 7 обрывает цепь передачи мощности от источника к нагрузке 20, поэтому интервал (ь", Т/2) является интервалом паузы.При включении тиристора 5 включается диод 24, в результате чего формируется импульс тока дросселя 26, ускоряющий перезаряд конденсатора 16 и способствующий стабилизации его напряжения.В начале следующего полупериода включается тиристор 12 и диод 25 и выключается тиристор 2. В результате вновь образуется цепь передачи мощности .от источника к нагрузке и формируется стабилизирующий импульс тока через дроссель 27.Иэ приведенного описания работы схемы следует, что изменение длительностидает возможность регулировать величину напряжения на нагрузке 20. Для иллюстрации этого на фиг. 2 показан график определяемой током источника составляющей тока 1 участка цепи, образованного нагрузкой 20, конденсатором 21 и емкостным делителем 22, 23. Положительный эффект устройства состоит в следующем.Введение в известную схему инвертора цепочек из последовательно соединенных обратных диодов и дросселей обеспечивает исключение постоянной составляющей на последовательных конденсаторах при асимметрии в системе выходных импульсов блока управления, вызываемой как случайными причинами, так и реализацией широтно-импульсного 1 тода регулирования выходного напряжения. Действительно, при накоплении постоянной составляющей напряжения, например, на конденсаторе 19 плюсом на правой обкладке импульс тока цепочки, содержащей дроссель 26 и диод 24, тиристор 11, конденсаторы 19 и 23, будет более мощным, чем импульс цепочки, содержащей дроссель 27, диод 25, тиристор 12, конденсаторы 19 н 23,что приведет к уничтожению указанной постоянной составляющей.Кроме того, изменение величины нагрузки введенная цепочка способствует стабилизации напряжения на конденсаторах 14-19, 21-23 путем компенсации избыточной рактивной мощности 5 указанных конденсаторов.Получение симметричной системы напряжений без постоянной составляющей обеспечивает повышение функциональной надежности всего устройства. Дей О ствительно, ограниченность и стабиль" ность величины напряжения на конденсаторах ведет к устранению возможности пробоя конденсаторов и тиристоров, напряжение на которых формируется из напряжений на конденсаторах.Кроме этого, симметрия напряженийобеспечивает лучший гармоническийаостав тока конденсаторов, что умень-шает их нагрев. Далее, симметриянапряжений обеспечивает симметриюуглов запирания тиристоров, отсутствие которой приводит к уменьшениювеличины угла для некоторого тиристораниже расчетной, отвечающей значениюемкости коммутирующей батареи.