Последовательный инвертор тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 907 ц 4 Н 02 М 7/523 СССРНРЫТИИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н е ньССР 81. СР 97(71) Уфимский авиацио ный институтим. Серго Орджоникидз(56) Авторское свидетельство СУ 830621, кл, Н 02 М 7/515, 19Патент Японии У 50-35203,кл. Н 02 М 7/505, 1975.Авторское свидетельство ССВ 650189, кл. Н 02 М 7/515, 1 9.Узянбаев А.Х федосов М.Д.,Виноградов А.В., Короткин С,Д. Разработка и исследование системы электромагнитного формования порога жидкого олова в технологии горячего полирования стекла, - В кн.: Применение автоматизированных полупроводниковых преобразователей в машиностроении. Межвуз. науч. сб, Уфимск.ордена Ленина авиац.ин-та им. СергоОрджоникидзе, 1984, В 13, с. 62-67.(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в источниках питания повышенной частоты для индукционногонагрева. Его цель - упрощение и умешение габаритов инвертора, Устр-восодержит мост на встречно-параллельных вентилях 1-8, в плечи котороговключены дроссели 9-12. Нагрузка 13включена в цепь коммутирующего дросселя 14 и конденсатора 15, Обмоткидросселей всех плеч моста размещенына общем магнитопроводе, причем обмотки 9 и 11, а также 10 и .12 включены встречно друг другу. Магнитныепотоки, создаваемые в сердечнике припротекании токов по плечам моста, прравенстве токов в противолежащихплечах взаимно компенсируются. Небаланс токов в противолежащих плечахмоста приводит к возникновению наобмотках дросселей ЭДС самоиндукции,препятствующих разбалансу, эа счетчего происходит выравнивание токов,протекающих по обоим контурам перезаряда конденсатора 15. 2 з,п. ф-лы,5 ил,5 10 15 20 Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности кпреобразователям постоянного тока впеременный и может быть использованов источниках питания повьшенной частоты для индукционных нагревательныхустановок,Цель изобретения - упрощение иснижение габаритов устройства.На фиг. 1 и 2 приведены вариантыпринципиальной электрической схемыинвертора; на фиг, 3 и 4 - дроссельс двумя различными исполнениями конструкции магнитопровода и обмоток,общий вид; на фиг, 5 - временные диаграммы токови напряжений 0 , поясняющие работу схемы Инвертор (фиг. 1 и 2) содержит мост, плечи которого образованы парами встречно-параллельных вентилей 1- 8 и обмотками дросселя 9-12, нагрузку 13, включенную в диагональ переменного тока последовательно с ЕС- контуром, состоящим из дросселя 14 и конденсатора 15, и фильтрующий дроссель 16, связывающий диагональ постоянного тока с источником питания, причем обмотки 9-12 всех четырех плеч размещены на общем магнитопроводе 17 (фиг. 3 и 4), причем обмотки 9 и 11, а также 10 и 12, включенные в смежные плечи, соединенные с одноименными выводами диагонали постоянного тока, включены встречно по отношению друг к другу, и обмотки, включенные в смежные плечи, имеющие общую точку соединения с диагональю переменного тока, включены согласно (пары обмоток 9, 10 и 11, 12). Конструктивно плечи моста могут быть выполнены в виде вентильных блоков с анодным и катодным выводами, а дроссели - в виде пакета шин, пропущенных через окно общего магнитопровода 17 (шины 9-12, фиг, 3 и 4), На фиг. 3 маг нитопровод выполнен двухстержневым прямоугольным (возможна также торо" идальная или О-образная форма сердечника). Обмотки выполнены в вице двух пар шин (9, 1 1 и 10, 12), каждая пара шин включена в соответствующую пару смежных плеч моста (фиг,1 и 2), начальный вывод одной шины соединен с конечным выводом второй с помощью перемычки, служащей выводом одной из диагоналей моста. На фиг,3 перемычки снабжены выводами 18,25 30 35 40 45 50 Во втором варианте (фиг. 4) магнитопровод выполнен на Ш-образномсердечнике, в каждое из окон которогопропущена пара шин, включенных в противолежащие плечи мосФа (шины 10 и11 в первое окно, а шины 9 и 12 - вовторое окно), начальные выводы шинпервой пары (10 и 11) соединены с конечными выводами шин второй пары (9и 12), причем точки соединения образуют выводы 19 диагонали переменноготока,Статический преобразователь работает следующим образом (фиг, 5),На пары управляемых вентилей противолежащих плеч от системы управления поступают управляющие импульсытока (на фиг. 5 оси ординат временных диаграмм обозначены позиционными обозначениями элементов схем фиг.1,2, напряжение или ток которых соотвествует данной диаграмме). Рассмотрим электромагнитные процессы, протекающие в течение одного периода инвертирования в установившемся режиме работы,В начальный момент 1. включены прямые вентили 5 и 3, благодаря чему ток дросселя 16 протекает по цепи; вентиль 5 - нагрузка 13 - дроссель 14 - конденсатор 15 - вентиль 3.Благодаря тому, что индуктивность фильтрующего дросселя 16 по меньшей мере на порядок больше индуктивности коммутирующего дросселя 14, в установившемся режиме ток дросселя 16 близок к постоянному и имеет небольшие пульсации, частота которых равна удвоенной частоте инвертирования (диаграмма 16, фиг, 3). Этим током конденсатор 15 заряжается напряжением, принятым за прямую полярности (фиг, 1). В момент с поступают управляющие импульсы, включающие вентили 1, 7, и начинается колебательный перезаряд конденсатора 15 через дроссель 14, нагрузку 13, а также по двум параллельным контурам, первый из которых образован последовательно соединенными вентилем 5, вентилем 1, обмотками 9 и 11, а второй - последовательно соединенными вентилями 7, 3 и обмотками 10 и 12, В момент С величина тока переэаряда конденсатора 15 превышает величину тока дросселя 16, протекающего черезвентили 5 и 3, вследствие чего последние выключаются и на интервалез132С ток перезаряда конденсатора15 протекает по обратным вентилям5 и 4, Как видно из диаграмм напряжений на вентилях (фиг, 3) интервалявляется временем восстановления для прямых вентилей 5 и 3. Вмомент й обратные вентили 6 и 3 вы 3ключаются и в течение интервала 1 -1в проводящем состоянии остаются вентили 1 и 1, через которые протекаетток дросселя 16, заряжающий конденсатор 15 напряжением обратной полярности. Заряд конденсатора 15 токомот источника питания восполняет потерю.энергии конденсатора, имевшуюместо при перезарядке его через нагрузку 13.В момент Т включаются прямыевентили 5 и 3 и начинается формирование обратной полуволны тока нагрузки благодаря обратному перезарядуконденсатора 15 по двум контурам:1 5-14-1 -9-1 1 -5- 1 3 и 1 4-3- 1 0-1 2-7-1 3,В моментток перезаряда из прямых вентилей 1 и 7 переходит в обратные 2 и 8 в момент Т последниевыключаются и включенными остаютсявентили 5 и 3. В момент с вновьвключаются вентили 1 и 7 и процессыв схеме повторяются, 8907 5 10 15 20 25 чи моста, выравнивает токи перезаря 2да конденсатора 15, однако это при"водит к увеличению габаритов и усложнению конструкции устройства. Размещение обмоток 9, 12 и 11, 10 надвух отдельных сердечниках со взаимной компенсацией магнитных потоков,создаваемых обмотками в каждом сердечнике, также является сложным конструктивно,В предлагаемой конструкции статического преобразователя все четыреобмотки 19-12) размещены на одномобщем сердечнике и включены такимобразом, что магнитные потоки, создаваемые в сердечнике при протеканиитоков по плечам моста при равенстветоков в противолежащих плечах,взаимно компенсируются. Небаланс токовв противолежаших плечах моста приводит к возникновению на обмотках просселей ЭБС самоинпукций, препятствчюших разбалансу, за счет чего происходит выравнивание токов, протекающих по обеим контурам перезаряда конденсатора 15. Согласно первомч закону Кирхгофа можно записать 1 д 1 И 1 о 16(1140 45 55 Специфической особенностью данной схемы являются коммутация плеч мостовой схемы и формирование полу- волн тока нагрузки за счет колебатель ного перезаряда коммутирующего конденсатора 15 одновременно по двум цепям: через смежные плечи, связанные с положительным и отрицательным полюсами источника питания, Из-за разброса прямых вольтамперных характеристик вентилей величины токов, протекающих по упомянутым двум цепям при отсутствии в плечах моста индуктивных элементов, могут значительно отличаться, что приводит к перегрузке одних и недоиспользованию других вентилей.Кроме того, различие в амплитудах коммутирующих полуволн тока в различных плечах моста вызывает неравенство времени восстановления, представляемого вентилям различных плеч, что может привести к срыву инвертирования. Включение отдельных дросселей в каждое плечо мостовой схемы, эквивалентное перенесению части индуктивности коммутирующего дросселя из диагонали переменного тока в плегде 1 19 1 1, 17 - токи в обмоттоках, причем за направление токов принято направление проводимости прямых вентилей плеч моста;входной ток моста,Если вследствие неидентичности проводимостей плеч моста в одном из них, например в плече с обмоткой 9, ток получает приращение З 19, т,е.(О)+Д 1 , то с учетом равенства (1) в смежном плече ток 1, получает отрицательное приращение той же величины, т,е, 1= 1 -В 1, Это приводит к намагничиванию магнитопровода, характеризующемуся дополнительными ампервитками 2 й 1, при этом наначальных выводах всех четырех обмо 5 О ток индуцируется напряжение положительной полярности по отношению к конечным выводам. Данное напряжениестремится увеличить ток в обмотке 12 и уменьшить ток в обмотке 10 также на величинУ Д 1 З, т.е. пРоисхоДит выравнивание токов в противолежащих плечах моста с точностью, пропорциональной отношению индуктивного сопротивления обмотки к разности сопро 5 1328907 6тивлений плеч, между которыми проис- торые соединены с одним входным вывоходит выравнивание. дом, включены встречно между собой.Формула изобретения51. Последовательный инвертор тока, содержащий подключенный через фильтровый дроссель к входным выводам мост каждое плечо которого состоит иэ последовательно соединенных пары Ю встречно-параллельных вентилей и обмотки дросселя, причем обмотки дросселя последовательно соединенных плеч, расположены ва одном магнитопроводе и включены встречно, в диаго наль переменного тока моста последовательно с 1,С-контуром включена цепь нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и снижения габаритов устройства, обмотки 2 О всех четырех плеч размещены на одном общем магнитопроводе, причем обмотки, включенные в противойазные плечи, ко 2, Инвертор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в дросселе стержневого типа обмотки выполнены в виде двух пар шин, каждая пара включена в соответствующую;пару смежных плеч моста, начальный вывод одной шины соединен с конечным выводом второй с помощью перемычки, служащей выводом одной из диагоналей моста.3. Инвертор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в дросселе броневого типа обмотки выполнены в виде двух пар шин, т:ричем в каждое из окон сердечника дро селя пропущена пара шин, включеннык в соответствующие противолежащие плечи моста, начальные выводы шин первой пары соединены с конечными выводами шин второй пары, причем точки соединения образуют выводы диагонали переменного тока.1328907 Составитель А. Рухмандактор Г, Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяс аказ пие Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектн 5/55 Тираж 659 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш