Последовательный инвертор

Сфвз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 240179 (21) 2716288/24-07с присоединением заявим йо(23) ПриоритетОпубликовано 2 З 0281 Бюллетень й 9.7Дата опубликования описания 230281 51)М, Кл,Н 02 М 7/515 Государстаеииый комитет СССР яо делам изобретений и открытий1) Заявите имский авиационный институт им. никидзе 54), ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕР- повыше е диапаз е на ресяк силовойхинке и можетачестве истоермических ус Устройство относитпреобразовательной тебыть использовано в к чника питания.электроттановок.Известны инверторы, содержащие дроссели Фильтра, соединенные с колебательными контурами из конденсатора и индуктивности, а аткже управляемые вентили и выходные зажиме, к которым подключается йагруэка 1).Недостатком этих схем является сильно выраженная зависимость напряжений и токов в силовых контурах от параметров нагрузки, 15Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является последовательный инвертор, содержащий две ветильные пары, образованные встречно-параллельно соединенными 20 тиристорами и диодом, каждая иэ, которых через соответствующий дроссель . фильтра соединена со входным выводом, а через элементы колебательной ЬС-цепи с выходным выводом 2).Недостаток инвертора заключается в малом запасе коммутационной. устойчивости, что снижает надежность схемы, а также невозможности регулирования мощности. 30 Цель изобретения нидежности и расширени онагулирования мощности,Поставленная цель достигается тем,что последовательный инвертор содержащий два шунтированных обратнымидиодами тиристора, анод каждого нзкоторых через соответствующий дроссель фильтра связан с положительнымвходным выводом и через коммутирующую ЬС"цепочку - с первым выходнымвыводом, а катод соединен с отрицательным входным выводом и вторым выходным выводом, снабжен двухобмоточным трансформатором, каждая из обмо-ток которого включена последовательно с соответствующим дросселем фильтра.При симметричном управлении инвертором по обоим дросселям Фильтра протекает равная по величине постояннаясоставляющая тока, определяемая входной мощностью инверторов и переменнаясоставляющая, амглитуда которой не,зависит от входной мощности. Включение двух обмоток трансформатора последовательно соответствующим, дроссе"лям, причем встречно относительнопостоянной составляющей, позволяетизбавиться от постоянной составляющей магнитного потока в сердечнике трансформатора. По контуру циркуляции, а также по контурам протекания переменной составляющей входных токов (по дросселям фильтра) трансформатор имеет индуктивную реакцию. Причем, поскольку амплитуда переменных составляющих в режиме номинальной мощности мала, относительно величины постоянной составляющей, эффективность фильтрации посредством указанного включения трансформатора может быть существенно выше без ощутимого увеличения габаритов установки. Сердечник трансформатора может быть выполнен замкнутым, например иэ феррита, при этом добавочная индуктивность, вносимая обмотками трансформатора в фильтровыецепи может в.несколько раз превосходить индуктивность дрос-. селей фильтра. Это позволяет значительно снизить уровень переменной 20 составляющей.На фиг. 1 и 2 схематически изображен инвертор, два варианта выполнения; на фиг З,и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу этих схем. 25Инвертор питается от источника 1 постоянного, напряжения и содержит две вентильные пары, образованные соответственно тиристором 2 и диодом 3, тиристором 4 и диодом 5, Вентиль-ная пара 2, 3 подключается к источнику 1 через дроссель Фильтра 6. и первую обмотку 7 трансформатора. Общий вывод этой вентильной пары и обмотки 7 соединен с нагрузкой 8 через ком,мутирующий конденсатор 9 и коммутирующий дроссель 10. Вентильная пара4,. 5 подключена к источнику через дроссель Фильтра 11 и вторую обмотку12 трансформатора. Общий вывод вентильной пары 4, 5 и обмотки 12 соединен 40с нагрузкой 8 через коммутирующийконденсатор 13 и коммутирующий дроссель 14.Работа инэертора заключается вследующем. ф а 5На управляющие электроды тиристоров 2. и 4 поочередно подаются импульсы управления от устройства управления (фиг, 3). При отпирании, например, тиристора 2 предварительно за- рряженный с полярностью, укаэанной начертеже, конденсатор 9 разряжаетсяна нагрузку 8 по контуру 9, 2, 8,10. Параметры этого контура подобраны такими, чтобы процесс разряда про-исходил по колебательному закону.Поэтому по окончании прямой полуволныразрядного тока по контуру 9, 3, 8,10 протекает обратная полуволиа, длительность которой определяет времявосстановления тиристора 2 в рассмотренном интервале проводящего состояния вентильной пары 2, 31 напряжениеисточника 1 питания приложено к дросселю Фильтра 6 и обмотке 7 трансформатора, поэтому .в этом интервале ток 65 ветви б, 7 возрастает от минимальногозначений до максимального, т.е. на величину, равную удвоенной амплитуде переменной составляющей тока в этой ветви. Величина ее обратно пропорциональна.индуктивности ветви и, ввиду значительной индуктивности обмотки .7, мала. Далее в момент смены знака. токадиода 3, он запирается. В силу того, что момент смены знака тока диода 3, который является суперпозицией тока ветви б, 7 и контура 9, 3, 8, 10, наступает позже при меньших мгновенных значениях тока и ветви 6, 7, то при меньших пульсациях (в случае введения трансформатора) увеличивается время восстановления тиристора 2. В момент погасания диода 3 наступает период паузы для первой вентильной пары 2, 3, в течение которой конденсатор 9 дозаряжается по контуру 1, б, 7, 9, 10, 8, В момент подачи импульса на тиристор 4, который следует либо непосредственно за погасанием диода 3, либо с некоторой задержкой в контуре 13, 4, 5, 8, происхо- . дят процессы, аналогичные рассмотренным. В момент повторного включения тиристора 2 цикл работы схемы возобновляется.В процессе работы схемы на конденсаторах 9 и 13 присутствует переменное напряжение значительной величины, поэтому в контуре 9, 7, б, 11, 12, 13, 14, 10 возникает циркуляция тока, приводящая к дополнительным потерям и частичному разряду конденсаторов, Для этого контура обмотки 7 и 12 включены согласно и поэтому представ,гяют большое индуктивное сопротивление, что значительно снижает амплитуду тока циркуляции.На фиг. 2 представлена схема второго возможного варианта изобретения; на Фиг. 4 изображены диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу. Инвертор питается от источника 1 постоянного .напряжени.я и содержит две вентильные пары, образованные соответственно тиристором 2 и диодом 3, тиристором 4 и диодом 5. Вентильная пара подключается к источнику 1 через дроссель фильтра б и первую обмотку дополнительного трансформатора. Общий вывод этой вентильной пары и сбмотки 7 соединен с нагрузкой 8 через коммутирующий дроссель 10, Вентильная пара 4, 5 подключается к источнику через дроссель фильтра 11 и вторую обмотку 12 дополнительного трансформатора. Общий вывод этой пары собмоткой 12 соединен с нагрузкой 8 через коммутирующий конденсатор 9,При отпирании тиристора 2, предварительно заряженный с полярностью, 1 казанной на чертеже, конденсатор 9 разряжается по контуру 9, 8, 10, 2, 5. При этом тиристор 4, находящийся до момента начала разряда в проводяФормула изобретения Последовательный инвертор, содержащий два.шунтированных обратнымидиодами тиристора, анод каждого из2 О которых через соответствующий дроссель фильтра связан с положительным .входным вйводом и через коммутирующую-Ы-цепочку - с первым выходным выводом,а катод соединен с отрицательнымвходным выводом и вторым выходным выводом, о т л и ч а ю щ и й с я тбм,что, с целью повышения надежностй нрасширения диапазона регулированиямощности, он снабжен двухобмоточнымтрансформатором, каждая иэ обмотоккоторого включена последовательно ссоответствующим дросселем фильтра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Беркович Е.И, Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л.,1973, с, 80, 82, рис. 3-34, 3-36.2. Тиристорные преобразователичастоты для индукционного нагреваметаллов, Межвузовский научный сбор 40 ник трудов, Уфа, УАИ, 1976, 9 б,с, 134, рис, 1. щем состоянии, восстанавливается поддействием небольшого напряжения проводящего диода 5, а в нагрузке 8 протекает полуволна тока разряда. По1 окончании протекания этой полуволныдиод 5 запирается и наступает периодпаузы, во время которой конденсатор 9заряжается,по цепи 1, 11, 12, 9, 8,10, 2. Далее при отпирании тиристора4 происходит разряд конденсатора поконтуру 9, 4, 3, 10, 8,. Ток разрядаимеетнаправление противоположноепредыдущей полуволне. В течение протекания этой полуволны тиристор 2восстанавливается под действием небольшого напряжения открытого диода3, По окончании протекания разрядноготока диод 3 запирается и наступаетпериод паузы, в течение которого происходит заряд конденсатора 9 по контуру 1, 6, 7, 10, 8, 9, 4. При подаче очередного импульса управления натиристор 2 процессы в инверторе повторяются.Из описания принципа видно, что всхеме происходит поочередная коммутация вентилей, а в периоды проводящегосостояния вентильных пар дросселифильтра с соответствующими .обмоткамитрансформатора оказываются подклЮченными к источнику 1, что обуславливаетпульсации тока, величина которыхобратно пропорциональна суммарной ин,дуктивности дросселя фильтра и обмотки трансформатора.В процессе работы на обкладках конденсатора 9 присутствует знакопеременное напряжение, что обуславливаетциркуляцйю тока по контуру 9, 8, 10,7, б, 11, 12. Большое индуктивноесопротивление согласновключенныхобмоток 7, 12, трансформатора значительно уменьшает амплитуду тока циркуляции,Изобретение позволяет повыситьустойчивость работы за счет увеличения времени восстановления тиристо ров на 10-15, уменьшить нижний предел регулирования мощности в 2-2,5,раза. Кроме того, оно уменьшает в 5 2-2,5 раза переменную составляющуювходного тока инвертора, а также потери в инверторе на 5-7. Достижениеполученного результата происходитблагодаря введению дополнительного 1 трансформатора, масса и габариты которого не превышают 10 массы н габаритов входных дросселей.807467 ж 4 Составитель К.ЖеребинаТехред Н.келуаак Корректор Н.Бабинец актор О.Мал 3 3 Тираж 741 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Рауюская наб., д, 4/