Автономный последовательный инвертор

"-1 д 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано в тиристорных преобра.,80355 6 2зователях частоты. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение надежности. Инвертор содержит встречно-параллельно включенные пары прямых 1,2 и встречных 3,4 вентилей, средние точки которых связаны через .С-контур смещения 5. Входной фильтр состоит из дросселей 6,7 и.конденсаторов 8, 9, между которыми включены первичные обмотки выходного трансформатора 10, Общая точка первичных обмоток соединена с общей точкой встречных вентилей 3, 4 через ЬС-коммутирующий контур 11. Цепи управления прямых вентилей содержит импульсные трансФорматоры 13, 14, развязывающие диодно-резистивные цепи 15-18, транзисторные ключи из основных 19, 20 и вспомогательных 21, 22 транзисторов. Трансформаторы 31557654 тока 29, 30 включены в анодные цепипрямых вентилей 1, 2. Благодаря сокращению времени выключения расши 1 Изобретение относится к преобразовательной техйике и может быть использовано в тиристорных генераторах и преобразователях частоты, применяемых в системах электропитания технологических установок.Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение надежности.На Фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы автономного последовательного инвертора, на фиг . 3 - диаграммы напряжения на элементах инвертора на фиг . 4 - примеры схем исполнения инвертора.Автономный последовательный инвер тор (фиг,1) содержит встречно-параллельно включенные пары прямых 1,2 и встречных 3,4 вентилей, средние точки ко" торых связаны через ЬС-контур 5 смещения, входной Фильтрсостоящий из дросселей 6,7 и конденсаторов 8, 9 между которыми включена первичная обмотка выходного трансформатора 10, средняя точка которой через коммутирующий ЬС-контур 11 соединена с общей точкой встречных вентилейвторич 35 ная обмотка выходного трансформатора связана с нагрузкой 1 2. Цепи управления прямых вентилей содержат импульсные трансФорматоры 13 и 14,. раз вязывающие диодно-резистивные цепи 5-18, транзисторные ключи, состоящие из основных 1 9, 20 и вспомогатель. ных 21, 22 транзисторов, ограничительных резисторов 23-26, отсекакнцих диодов .27 и 28 и трансФорматоров 29 и 30 тока и источников питания 31 и 32, Вентили 33 и 34; соединяющие обмотки трансформатора 1 О с выводами дросселей 6 и 7, осуществляют ограничение напряжения на нагрузке в случае , резкого увеличения ее сопротивления.На фиг2 источники 31 и 32 выполнены в виде выпрямителей, подсоединенных к вторичным обмоткам трансфор 55 матора 35 тока.На фиг. 3 приведены диаграммы им.пульсов управления , 1поступающих на. вентили 1,2 тОка управляюряется диапазон рабочих частот и повышается надежность инвертора . 1 з .и .Ф-лы, 6 ил.1 щего перехода д токав коммутирующей ЬС-цепи и напряжения Пна вентиле 1.На Фиг, 4 изображен пример реализации изобретения в инверторе без контура смещения, на Фиг5 - то же, вмостовом инвертореф на фиг, 6 - схема подключения цепей управления прииспользовании комбинированно включае-.мых тиристоров.Инвертор работает следующим образом,В первом такте при подаче импульса управления на первичную обмоткуимпульсного трансФорматора 1 3 происходит отпирание вентиля 1 (верхняяпервичная обмотка трансформатора 13).При этом по контуру 8-29-1-5-11-10(верхняя полуобмотка выходного трансформатора 10) - 8 протекает близкий по Форме к синусоидальному импульс прямого тока, при этом конденсаторы контуров коммутирующего 11 исмещения 5 заряжаются в сумме до напряжения О 1, которое примерно равнодвойному напряжению на фильтровомконденсаторе 8. Это напряжение распределяется между конденсаторамиконтуров обратно пропорционально ихемкости, причем левые обкладки будут иметь знак-, правые "+, чтообеспечивает выключение основноговентиля 1.Одновременно с управляющим переходом вентиля 1 импульс управления засчет нижней вторичной обмотки импульсного трансформатора .13 подается наэмиттерно-базовый переход основноготранзистора 1 9, смещая его в обратном направлении, на время, равноедлительности управляющего импульса,тем самым разрывая цепь протеканияобратного управляющего тока черезуправляющий переход вентиля 1 (плюсисточника 31 питания - эмиттерно-кол лекторный переход транзистора 19 -резистор 23 - катод-управлякщий переход вентиля 1 - импульс источника 31питания). Кроме того, с началом формирования импульса прямого инверти 1557654 65О5 рованного тока через вентильи в течение всего времени его протекания с помощью трансФорматора 29 через эмиттерно-базовый переход вспомогательного транзистора 21 протекает ток, смещая его в прямом направлении. При этом по цепи: плюс источника питания 31 - эмиттерно-коллекторный переход транзистора 2 - резистор 25 - минус источника 31 питания протекает импульс тока с длительностью, равной длительности импульса тока через прямой вентиль 1, причем открытый и насыщенный транзистор 21 шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом эмиттерно-базовый переход транзистора 1 9, тем самым удерживая его в закрытом состоянии, т.е. с момента подачи управляющего импульса на вентиль 1 и в течение всего времени протекания импульса прямого инвертированного тока транзистор 19 выключен и разрывает цепь протекания обратного управляющего тока через управляющий переход вентиля 1.При включении обратного вентиля 3 по контуру 11-3-8-10 (верхняя полуобмотка выходного трансформатора О) - 11 протекает близкий по Форме к синусоидальному импульс обратного тока, при этом конденсатор коммутирующего контура 11 частично разряжается, а конденсатор контура смещения не перезаряжается и обеспечивает повышенное обратное напряжение на прямом вентиле 1 в течение всего времени протекания тока через встречный вентиль 3, Длительность тока через встречные вентили при этом равна длительности тока через основные вентили.Одновременно с окончанием импульса прямого тока через вентиль 1 выходит из насып;ения транзистор 21, а эмиттерно-базовый переход транзистора 19 смещается в прямом направлениипо цепи: плюс источника 3 питания - эмиттерно-базовый переход транзисто, ра 19 в . резистор 25 - минус источника 31.пиления, удерживая его во включенном и насыщенном состоянии. При этом по цепи: плкс источника питания - эмиттерно- коллекторный переход транзистора .19 - резистор 23 - катодуправлякщий электрод вентиля 1 - минус источника 31 питания протекает ток, запирающий вентиль 1 до момента прихода очередного управляющего им 25 30 35 40 45 50 55 пульса в первичную обмотку импульсного трансформатора 13. Величина этого тока определяется величиной ограничительного резистора 23.Во втором такте с приходом управляющего сигнала на импульсный трансформатор 14 и вентиль 2 происходят электромагнитные процессы, аналогичные описанным в первом такте, при этом ток прямого вентиля 2 протекает по контуру 9, 10 (нижняя полуобмотка выходного трансформатора О) - 11-5- -2-30-9,конденсаторы контуров 5 смещения и коммутирующего контура пере- заряжаются, причем амплитуда напряжения на конденсаторах обратно пропорциональна их емкости. Транзистор 20 запирается сначала управляющим импульсом с помощью нижней вторичной обмотки трансформатора 14, а затем вспомогательным транзистором 22 на период протекания тока через прямой вентиль 2, По окончании прямого тока вентиля 2 с включением встречного вентиля 4 протекает импульс встречного тока по контуру 11-10 нижняя полу- обмотка выходного трансформатора 10)- 9-4-11, при этом конденсатор коммутирующего контура 11 частично разряжается, а конденсатор контура смещения не перезаряжается и обеспечивает повышенное обратное напряжение на прямом вентиле 2 в течение всего времени протекания тока через встречный вентиль 4. Одновременно с окончанием импульса тока через вентиль 2 включается ключ на транзисторах 20, 22 и подключает источник 32 питания к управляющему переходу вентиля 2 во встречном направлении по контуру: плюс источника питания 32 - эмиттерно-коллекторный переход транзистора 20 - ограничительный резистор 24 - катод-управляющий переход вентиля 2 - минус источника 32 питания.Таким образом, дополнительные цепи позволяют организовать протекание отрицательного тока через управляющий переход прямого вентиля, что дает возможность сократить время выключения вентиля на 1 0-127 и, как следствие, повысить надежность и расширить частотный диапазон. При этом запирающий ток Формируется путем включения источника постоянного напряжения через ограничительный резистор, величина которого можетбыть выбрана исходя из тила вентиля и его особенностей, непосредственно к управляющему переходу вентиля, а выключение запирающего тока осуще 5 ствляется на время работы прямого вентиля током самого вентиля,Формула изобретения1. Автономный последовательныйинвертор, содержащий встречно-параллельно включенные последовательные пары прямых и обратных вентилей, средние точки которых соединены через ЬС-контур смещения, и Фильтр, 5 состоящий из двух последовательно соединенных ЬС-цепей, конденсатор каждой из которых свободным выводом соединен с разноименными выводами первичных обмоток выходного трансфор р матора, другие выводы которых через ЬС-коммутирующий контур соединены с общей точкой встречных вентилей,причем общие точки прямых и встречных вентилей соединены через дроссели 25 соответствующих ЬС-цепей фильтра с входными выводами, о т л и ч а ю - , щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения надежности, он снабжен дополнительными .трансФорматорами тока, первичная обмотка каждого из которых включена в цепь силового тока соответствующего прямого вентиля, и вспомогательными узлами по числу прямых вентилей, при этом каждый вспомогательный узел состоит из импульсного трансформатора с двумя вторичными обмотками, последовательно с каждой иэ которых включена соответствующая по-,следовательная резистивно-диодная цепочка, двух транзисторов, двух резисторов, одного диода и вспомогательного источника питания, начало первой вторичной обмотки через прямовключенную соответствующую резистивно-диодную цепочку связано с управляющим выводом соответствующего прямого вентиля, а ее конец - с катодом того же вентиляначало второй вторичной обмотки через свою прямовключеннук резистивно-диодную цепочку связано с общей точкой, образованной базой первого и коллектором второго транзисторов и подключенной через первый резистор к управляющему выводу упомянутого прямого вентиля и отрицательному выводу вспомогательного источника питания, а конец вторичной. обмотки подключен к эмиттерам упомянутых транзисторов и положительному выводу вспомогательного источника питания, вторичная обмотка трансФорматора тока зашунтирована диодом во встречном направлении и подключена к эмиттерно- базовому переходу второго транзистора началом к эмиттеру, коллектор первого транзистора через второй резистор соединен с катодом упомянутого прямого вентиля.2. Инвертор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что вспомогательный источник питания выполнен в виде выпрямителя, выводы переменного тока которого подключены к вторичной обмотке дополнительного трансФорматора, первичная обмотка которого включена последовательно с ЬС-коммутирующим контуром, 1557654.Патей ор Производственно-иэдательский комбинат Патент1 1 гарина, 1 Ужгород Заказ 7ВНИИПИ Составитель В, .ПоляковТехред Л.ОлийныкТираж 503 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5