Последовательный инвертор

)5 РЕ ЕИЗ ЕТЕЛЬСТВ и.раСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР Р" 982510, кл. Н 02 М 7/515, 1977.Авторское свидетельство СССР М 982511, кл, Н 02 М 7/515, 1977. (5)(57) ПОСЛЕЛОВАТБ 1 ЬНЫИ ИНВЕРтОР, содержащий цетное число ячеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных тиристора и дрос" селя, зашунтированных конденсатором, причем одна половина ячеек под" клюцена к положительному выводу пер" вого источника питания, а другая половина - к отрицательному вь 1 воду второго источника питания, соединенного согласно-последовательно с первым источником, два последователь" но соединенных диора рекуперации,Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного тока в переменный с помощью тиристорных инверторов с последовательной коммутацией и может быть использовано в качестве источника питания для индукционного нагрева металлов, а при последующем выпрямлении и установке сглаживающих Фильтров 1. или С для регулирования и стабилизации тока или напряжения питания сварочной дуги, электронно-лучевых пушек, электродвигателейИзвестен последовательный инвер тор с двумя источниками питания,ИЯ:.зпподключенных к упомянутым выводамисточников, точка соединения которыхчеоез первичную обмотку выходноготрансФорматора соединена с точкойсоединения указанных диодов, а такжеобратные вентили по чисгу яцеек иблок управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, цто, с целью упрощения при одновременном повышении вы"ходной мощности путем повышения цастоты инвертирования, яцейки соединены попарно-последовательно, а каждыйдроссель выполнен двухобмоточным,прицем дополнительные обмотки дрос"селей последовательно соединенныхяцеек соединены согласно-последовательно и подключеныобщим выводом кточке соединения диодов рекуперации,а крайними выводами через обратныевентили - к соответствующим выводамисточников питания. 1который содержит коммутирующий 1.С- контур, ключевые элементы, соединение этих элементов и источников питания мостового типа. Недостатки инвертора: несимметричный режим работы, регулирование только цастотно, импульсное, ограничение по величине сопротивления нагрузки.Известен также последовательный инвертор, содержащий четыре 1,С-контура с тиристорами, связанных через диоды с источниками питаНия, и четыре ключевых элемента в цепи нагрузк Инвертор обеспечивает симметричную боту преобразователя, но сложен и непозволяет регулировать выходной параметр, нагрузка должна быть индуктивного характераНаиболее близкил техническим решением к предложенному является последовательный иноертор, содержащий четное число ячеек, в каждой из которых последовательно включены тиристор и дроссель, зэшунтирооанные конденсатором четное число диодов рекуперэции соединенных попарно последовательно - согласно, общая точка соединения диодов подключена к одному выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен со средней точкой двух последо-, вательно-согласно соединенных источникоо питания, другие выводы источников питания, диодов рекуперэции и 2 О конденсаторов соединены между собой, вентили по числу ячеек и блок управления, Инвертор характеризуется симметричным режимом работы и способностью регулировать выходной параметр 25 по способу широтно-импульсной лодуляции, Устойчивость инвертирования сохраняется при режимах от холостого хода до короткого замыкания, йсновным его недостатком является слож ность, причем частота, реализуемая его схемой, ограничивается временем выключения тиристорэ, что, естественно, ограничивает его выходную мощность.елью изобретения является упрощение при одновременном повышении выходной мощности путем повышения час" тоты инвертирования,Чля достижения поставленной цели в последовательном инверторг, содержэщел четное число ячеек, каждая из которых состоит и последовательно соединенных тиристора и дросселя, зашунтировэнных конденсатором, причем одна половина ячеек подключена к положительному выводу первого источника питания, а другая - к отрицательному оыооду второго источника питания, соединенного согласно-последовательно с первым источником, два поспедовэтельно соединенных диода рекуперэции, подключенных к упомянутым оыводам источников, точка соединения которых через первичную обмотку выходного трансформатора соединена с точкой соединения указанных диодов, а также обратные венти-ли по чиспу ячеек и блок упрэвленоэля, ячейки соединены попарно-последовательно, э каждый дроссель выполнен двухобмоточным, причем дополнительные обмотки дросселей последовательно соединенных ячеек соединенысогласно-последовательно и подключены общим выводом к точке соединениядиодов рекуперэции, а крайними выводами через обратные вентили - к соответствующим выводам источников питания,Нэ Фиг 1 изображена схема последовательного инвертора с частотноимпульсным регулированием выходноймощности; на йиг 2 - схема последова"тельного инверторэ с широтно-импульсным регулированием выходной мощности;на Фиг,3 эж приведены временные диаграммы токови напряжений П наэлементах схем: на йиг 3 э - временная диаграмма напряжения нэ тиристоре первой ячейки; на иг 3 б - временные диаграммы напряжений нэ конденсаторах; на Фиг.3 в - временнаядиаграмма тока через первичную обмотку,д росселя; на Фиг 3 д - временная диаграмма напряжения нэ тиристоревторой ячейки; нэ Фиг.3 е - временнаядиаграмма выходного напрянения инвертора в режиме холостого хода, найиг 3 ж - временная диаграмма выходного тока инвертора в режиме короткого замыкания,Последовательный инвертор (йиг.1)содержит четное число ячеек 1, 2 состоящих из тиристоров 3, ч и первичныхобмоток 5, 6, дросселей 7, 8, зашунтировэнных конденсаторами 9, 10, диоды ргкуперэции 11, 12, соединенныепопарно согласно-последовательно, общая точка соединения диодов 11, 12,подключена к одному выводу первичнойобмотки трэнсшорматорэ 13, второйвывод который соединен со среднейточкой двух последовательно-,согласно соединенных источников питания1 ч и 15 Пругие выводы источниковпитания 1, и 15, диодов рекуперации11, 12 и конденсаторов 9, 1.0 соединены между собойВ устройстве содержатся по числуячеек обратные вентили 16 и, 17 Рроссель 7 снабжен дополнительной обмоткой 18, э дроссель 8 - обмоткой 19,которые включены последовательно ссоответствующими вентилями 16, 17 ивместе подключены параллельно к диодам 11, 12 рекуперэции, при этом сво1132772 бтоцники 14, 15 обладают малым внутренним сопротивлением и в период возврата энергии в источник напряжение50 (ФигЗг) сохраняется постоянным,Ток д (Фиг,Зв) в тиристоре 3 и в обгде Г- велицина напряжения источников питания 14, 15;- число витков дополнительной обмотки 10," - цисло витков первицной обмотки 5, При поступлении запускающего импульса от блока управления 20 (Фиг, 1) на тиристор 3 в момент времени е (Фиг.За) тиристор 3 включается, напряжение на нем падает практически до нуля, происходит колебательный пе" резаряд конденсаторов 9, 10, напряжение Б,1 соответственно изменяется, как это показано на Фиг.Зб. Через. тиристор 3 и первичную обмотку 5 протекает ток д (Фиг. Зв), напряжение Б на обмотке 5 соответствует кривой на Фиг,Зг, напряжение Б на тиристоре 4 соответствует кривой напряжения 0 (Фиг. Зд) и повторяет напряжение 01 (Фиг, Зб) конденсатора 10В момент времени с 1(Фиг, За) ток(Фиг, Зв) первичной обмотки 5 достигает максимума (Фиг. Зв), напряжение(Фиг,Зг) становится равным нулю, запас магнитной энергии максимален..Далее напряжение меняет знак. Та" кую же Форму имеет напряжение П на обмотке 18, т.к. она расположена на том же дросселе 7, цто и обмотка 5, величина напряжения(фиг.Зг) на об" мотке 18 больше по величине в %8- раз. Вентиль 16 заперт до момента Увремени т (Фиг.3 а), когда напряжение 0 (Фиг. Зг) на обмотке 18 достигает значения И,4 + Г,В момент времени т(Фиг.За) вентиль 16 (Фиг.1) открывается и накопленная в дросселе 7 магнитная энергия воэвра" щается в источник питания по цепи: обмотка 18, вентиль 16, истоцник 14, источник 15, диод рекуперации 12. Ис" 55 5бодные концы конденсаторов 9, 10 соединены между собой в яцейках 1 и 2 блок управления 20.Йнвертор работает следуюшим образом (схема Фиг.1),Режим, холостого хода (вторицная обмотка трансФорматора 13 разомкнута). Напряжение на конденсаторе 9 равно мотке 5 становится равным нулю.На первичной обмотке трансФорматора 13 выделяется напряжение 01 О (Фиг. Зе), равное по величине В,(диоД рекуперации 12 открыт). Энергия, някопленная дросселем 7, полностью возвращается в источники 14,15 в момент времени й (Фиг. За) (мо 15 мент определяется равенством ну 4лю 1 Оде, Фиг. Зг). В момент времение (Фиг.За) поступает запускающий импульс на тиристор 4 от блока управления 20 и процессы в схеме повторяютсяотличаясь только тем, чтоэнергия накапливается в дросселе 8(яцейка 2), а рекуперация энергиипроисходит по цепи: обмотка 19, диодрекуперации 11, источник 14, источник 15, вентиль 17, напряжение напервичной обмотке трансФорматора 13Б (Фиг.Зе), равное Ппо величине.В режиме короткого замыкания (втоЭО ричная обмотка трансФорматора 13 замкнута накоротко) все происходит аналогичным образом, только рекуперациянакопленной энергии происходит наолин из источников 14 или 15, цто35 вызывает уменьшение напряжения наконденсаторе 9 до величиныБ - ф, а на конденсаторе 10ф,5 Ыр(яцеика 2) до 2 Б + ц н, юИ ъ- ток (Фиг. Зж) церез трансФорЯ ф6матор 13 имеет пилообразную Форму, аъвремя протекания полуволны тока примерно в два раза больше, чем время45 приложения напряжения Ур (Фиг. Зе)в режиме холостого хода.Инвертор, выполненный по схемеФиг, 1, обеспечивает регулированиемощности в нагрузке только по час"50 тотно-импульсному способу,Удвоив цисло ячеек и каналов ре" куперации, как это представлено на Фиг.2, можно реализовать широтноимпульсыый метод регулирования мощ" ности в нагрузке.На Фиг.2 введены ячейки 21, 22, состоящие из тиристоров 23, 24 конденсаторов 25, 26, дросселей 27, 28 с обмотками 29, 301132772 15 и дополнительными обмотками 31, 32,вентили 33, 34,При одновременном вклюцении тиристоров 3, 23 и аналогицных процессах, 5рассмотренных выще, энергия поступает в нагрузку через обмотки 18,31.Вторая полуволна выходного напрянения Б (фиг. Зе) Формируется тиристорами 4, 24 и энергия вводится внагрузкуврез обмотки 19, 32, Данный режим соответствует максимальному значению мощности в нагрузке,При одновременном включении тиристоров 3, 24 или 4, 23 (ячейки 2 15и 3) токи нагрузки вычитаются и выходная мощность равна нулю.Посредством изменения величинысдвига Фаз между импульсами запускаот блока 20 достигаются промежуточные значения выходной мощности. Достоинства предлагаемых схем ин- верторов:схема оиг, 1 - простота, нет необходимости вводить элементы, снижающие знацения скорости нарастания тока и напряжения на тиристорах, т.к. дроссели ограницивают первое, а конденсаторы - второе, в интервале отдачи энергии в нагрузку к тиристору прикладывается обратное напряжение, этот интервал составляет 20"30 мкс, цто определяет выходную цастоту в нагрузке (20-25 кГЦ), в момент вклю" ценил тиристора обратное значение обратного напряжения невелико, что снижает мощность потерь в тиристоре при выключении.Схема Фиг.2 позволяет выполнять регулирование мощности по виротноимпульсному способу.1132772 У(2) г едактор Г.Берсенева Техред М.Моргентал Корректор И,Обручар изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л. Гагарина Заказ 2835 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, Й/5