Автономный инвертор

Союз Советских Социалистических Республикс присоединением вкиПриоритетОпубликовано 26,1.1973. Бюллетень9 Комитет оо делам зобретеииЯ и откры ори Совете Иииистр СССР1,314.27 (088.8 исания 22.П 1,193 та опубликования вторзобретен В, Н. Филатов Уфимский авиационный институвите ВТОНОМНЫИ ИНВЕРТО Известен автономныи инвертор, содержащии два соединенных параллельно и подключаемых к источнику питания однофазных тиристорных моста с обратными диодами, причем один,из тиристорных мостов снабжен ЬС-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви моста лодключена к одной из выходных клемм, ко второй из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого .моста. Однако указанный инвертор не позволяет утроить частоту выходного напряжения и имеет высокую картину нарастания тока тиристоров.Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что второй тиристорный мост снабжен также 1.С-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви данного моста подключена ко второй выходной клемме, к первой из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста.На фиг. 1 изображена принципиальная схема инвертора; на фиг, 2 - 4 приведены кривые тока нагрузки инвертора.Автономный инвертор содержит соединенные параллельно и подключаемые к источнику питания однофазные тиристорные мосты 1, 2. Мост 1 содержит тиристоры 3 - б и обратные диоды 7 - 10, а мост 2 - тиристоры 11 - 14 и обратные диоды 15 - 18. Мост 1 снабжен ЬС-цепочкой, состоящей из дросселя 19 иконденсатора 20, через которую общая точка тиристоров 8, б подключена к выходной клемме 21, К выходной клемме 22 подключена общая точка тиристоров 4, 5 моста 1.Тиристорный мост 2 также снабжен ЬС-цецепочкой, состоящей из дросселя 23 и конденсатора 24, через которую общая точка тиристоров 12, И моста 2 подключена к выходной клемме 22, а к выходной клемме 21 подключе на общая точка тиристоров 11, 14 моста 2.На входе инвертора расположен фильтр, содержащий дроссель 25 и конденсатор 2 б.В установившемся режиме конденсатор 2 бфильтра заряжен до входного напряжения ис точника питания.Однофазный инверторный мост 1 работаетследующим образом. При включении тиристоров 8, 5 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 20, Ток через нагрузку 27 20 течет в прямом направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.После того, как напряжение на коммутирующем конденсаторе 20 станет выше напряжения источника питания и колебательный 25 ток через тиристоры 8, 5 пройдет через нулевое значение, тиристоры гаснут. Тогда открываются обратные диоды 7, 9, и начинает протекать обратный ток разряда коммутирующего конденсатора 20. При этом емкости конденса тора 2 б фильтра возвращается избыток реакНа известных тиристорах получение высоких частот большой мощности ограничено временем восстановления их управляемости и невозможностью пропускать через них токи высокой крутизны из-за ограниченной скорости распространения проводимости и локализации потерь вблизи управляющего электрода.Схема предлагаемого инвертора имеет пониженную крутизну тока тиристоров, которая определяется не крутизной тока натрузки, а крутизной тока в его коммутирующих цепях, которая значительно ниже, что в сочетании с пониженной частотой коммутации, резко снижает коммутационные потери в тиристорах. 50 55 60 65 тивной энергии, запасенной в комМутирующемконденсаторе 20. Ток через йагрузку 27 протекает в направлении, обратном указанномустрелкой. После того, как коммутирующийконденсатор 20 разрядится до напряжения,меньшего напряжения источника питания,и ток, текущий через обратные диоды 7, 9,станет равным нулю, эти диоды, гаснут.В течение промежутка времени, пока диоды7, 9 проводят ток,на тиристорах 3, 5 имеетсянебольшое обратное напряжение, и они успевают восстановить свою управляемость. Затем включаются тиристоры 4, б моста 1,и происходит обратный перезаряд коммутирующего конденсатора 20 до напряжения противоположной полярности. Через нагрузку 27протекает полуволна тока в направлении, обратном указанному стрелкой на фиг, 1. Послепрохождения тока через нуль тиристоры 4, 6гаснут, и включаюся обратные диоды 8, 10.Происходит разряд коммутирующего конденсатора 20, Через нагрузку 27 протекает полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг, 1.Погасанием обратных диодов 8, 10 завершается полный цикл работы инверторногомоста 1, и затем процесс повторяется,Таким образом, в течение полного цикла работы инверторного моста 1 через нагрузку27 протекает один период тока, каждый полупериод которого образован полуволной токаобратных диодов 7 - 10 и полуволной токатиристоров 8 в .Инверторный мост 2 работает точно так же,как инверториый мост 1, пропуская через натрузку 27 ток, каждый полупериод которогообразован полуволной тока разряда коммутирующего конденсатора 24 при горении обратных диодов 15, 17 или 16, 18 и полуволнойтока перезаряда коммутирующего конденсатора 24 при работе тиристоров 11, И или12, 14,Инверторные мосты 1 и 2 работают одновременно на общую нагрузку 27, включеннуюпоследовательно в коммутирующую цепь каждого моста 1, 2, со сдвигом по фазе на угол,близкий 6 (одной трети) периода частотыуправления.На фиг. 2, а показана кривая тока нагрузки27 при работе только одного инверторногомоста 1; на фиг, 2, б приведена кривая токанагрузки 27,при работе инверторного моста 2.На фиг. 2, в представлена кривая суммарноготока, текущего через нагрузку во время работы обоих мостов 1 и 2.Эта кривая состоит из двух частот; токанизкой несущей частоты, определяемой частотой управления, и наложенного на нее токаутроенной частоты по форме, близкой к синусоидальной.:Высокочастотная составляющая суммарноготока напрузки 27 имеет большую амплитуду,в три раза превышающую амплитуду низкочастотной составляющей. Поэтому результирующей рабочей частотой тока нагрузки 27 5 10 15 20 25 30 35 40 45 является именно эта высокочастотная составляющая. При работе на индукционный нагрев нагрузка 27 представляет собой колебательный контур, настроенный в резонанс на рабочую частоту, в результате чего это отношение амплитуд еще более увеличивается. Так, например, при нагрузки, имеющей сояр = 0,15, амплитуда высокочастотной составляюцей тока нагрузки 27 превышает амплитуду низкочастотной составляющей в 18 - 20 раз, вследствие чегго,потери мощности от низкочастотной составляющей тока незначительны, Эти потери являются также полезными, так как создают дополнительный подогрев заготовок.На фиг. 3, а, б,в приведены кривые тока нагрузки 27 при работе инвертора в режиме, близком к апериодическому, когда ток через обратные диоды 7 - 10, 15 - 18 мал по амплитуде и его можно условно считать близким нулю.На фиг, 4, а, б, в приведены кривые тока нагрузки 27 при работе инвертора в режиме, близком к короткому замыканию, когда нагрузка 27 очень мала, потери в колебательных цепях отсутствуют, и вся поступающая в коммутирующие конденсаторы 20, 24 через тиристоры 3 - б, 11 - 14 энергия возвращается источнику питания обратно через встречно-параллельные диоды 7 - 10, 15 - 18.Йз крйвых видно, что инвертор устойчиво работает в широком диапазоне изменения нагрузки 27. При этом в любом из крайних возможных режимов работы при сохранении оптимальным угла сдвига фаз отношение составляющих результирующего тока остается по отношению и частот и амплитуд неизменным и кратным трем.Изменение угла сдвига фаз от оптимальйого приводит к уменьшению амплитуды высокочастотной составляющей тока нагрузки 27. Это обеспечивает возможность регулирования выходной мощности, что имеет большое значение в технике индукционного нагрева.Следует отметить, что дроссель 25 служит для ограничения сквозных токов тиристоров 3 - 6, 11 - 14 в момент коммутации тока сдиода на противофазно работающий тиристор.368699 фиг 1 Наряду с этим обеспечивается стабильность напряжения на тиристорах при работе на переменную нагрузку весьма простым способом, а именно включением встречно-параллельно тиристорам неуправляемых диодов. Предмет изобретения Автономный инвертор, содержащий два соединенных параллельно и подключаемых к источнику питания однофазных тири сторных мостов, причем один из тиристорных мостов снабжен ЕС-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви моста подключена к одной из выходных клемм, ко второй из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста, отли чающийся тем, что, с целью утроения частотывыходного напряжения и снижения крутизны нарастания тока тиристороввторой тиристорный мост снабжен также 1.С-цепочкой, через которую общая точка тиристоров одной ветви 10 данного моста подключена ко второй из выходных клемм, к первой из которых подключена общая точка тиристоров другой ветви этого моста.иг дактор В. Фельдман Заказ 618/11 Изд,174 Тираж 755 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5 ипография, пр. Сапунов Рг 7 Составитель Л. Борисова Техред Т. Миронова ректоры: Е, Талалаеваи И. Божко