АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Российский патент 2011 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках питания повышенной частоты для индукционного нагрева металлов и в других электротехнологических установках.

Известен независимый инвертор, выполненный по однофазной мостовой схеме, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из конденсатора фильтра и нагрузки, тиристорный мост и контур искусственной коммутации в виде последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и дросселя [А.С. СССР № 235177, H02M 7/48, 1969].

Недостатком такого инвертора является низкая надежность из-за недопустимо большой величины тока разряда конденсатора фильтра при срыве инвертирования, которая ведет к выходу из строя тиристоров моста.

Известен также автономный инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из конденсатора фильтра, защитного дросселя и нагрузки, а также один или несколько тиристорных мостов [Кацнельсон С.М. Тиристорные инверторы с встречно-параллельными диодами и удвоением частоты. // Электричество. - 1971. - №1. - С.60-63].

Недостатком такого инвертора является относительно низкая надежность из-за большой величины амплитуды и крутизны тока разряда конденсатора фильтра при срыве инвертирования, что может приводить к выходу из строя тиристоров.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является автономный инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из конденсатора фильтра, защитного дросселя с промежуточным выводом и нагрузки, один или несколько тиристорных мостов, дополнительный тиристор, а также датчики срыва инвертирования, выводы которых подключены к управляющему электроду дополнительного тиристора, причем дополнительный тиристор подключен между общей точкой дросселя и конденсатора фильтра и промежуточным выводом защитного дросселя [А.С. СССР № 515228, H02M 7/515, 1977].

Недостатком его является снижение надежности за счет малого схемного времени восстановления тиристоров инвертора и возможности образования цепи короткого замыкания источника питания при отказах дополнительного тиристора.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности автономного инвертора за счет увеличения схемного времени восстановления тиристоров инвертора и использования энергии дросселя фильтра в процессе ускоренного перезаряда конденсатора фильтра, а также исключения образования цепи короткого замыкания источника питания при отказах дополнительного тиристора путем включения дополнительных конденсатора и диода.

Задача решается тем, что в автономном инверторе, содержащем подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из конденсатора фильтра, защитного дросселя и нагрузки, один или несколько тиристорных мостов, дополнительный тиристор, а также датчики срыва инвертирования, выводы которых подключены к управляющему электроду дополнительного тиристора, в отличие от прототипа введены дополнительные конденсатор и диод, причем дополнительный конденсатор одним выводом подключен к точке соединения конденсатора фильтра с защитным дросселем, а другим выводом - к катоду дополнительного тиристора и аноду дополнительного диода, анод дополнительного тиристора подключен к отпайке, а катод дополнительного диода - к входному выводу дросселя фильтра.

На чертеже приведена схема предложенного автономного инвертора. Автономный инвертор содержит два тиристорных моста 1 и 2, каждый из которых содержит первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6 тиристоры и первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 встречные диоды. В диагонали каждого моста включен последовательный коммутирующий контур, состоящий из коммутирующего конденсатора 11 и дросселя 12. Последовательная цепь из конденсатора фильтра 13, защитного дросселя 14 и нагрузки 15 подключена через дроссель фильтра 16 к источнику питания 17. Дополнительный конденсатор 18 подключен между точкой соединения конденсатора фильтра 13 с защитным дросселем 14 и катодом дополнительного тиристора 19. Дополнительный диод 20 подключен между катодом дополнительного тиристора 19 и входным зажимом дросселя фильтра 16. Первый 21 и второй 22 датчики срыва инвертирования подключены к цепи управления дополнительного тиристора 19.

В установившемся режиме при включении первого 3 и третьего 5 тиристоров тиристорных мостов 1, 2 коммутирующие конденсаторы 11 обоих мостов начинают перезаряжаться через коммутирующие дроссели 12, нагрузку 15, защитный дроссель 14 и конденсатор фильтра 13. При переходе тока в коммутирующих контурах через нуль первый 3 и третий 5 тиристоры запираются и включаются первый 7 и третий 9 встречные диоды. После отключения первого 7 и третьего 9 встречных диодов включаются второй 4 и четвертый 6 тиристоры, и процесс перезаряда коммутирующих конденсаторов 11 происходит аналогичным образом.

При возникновении срыва инвертирования, например, проводят первый 3 и второй 4 тиристоры тиристорного моста 1, сигнал с первого 21 и второго 22 датчиков срыва инвертирования одновременно подается на блокирование импульсов управления тиристорами 3-6 тиристорных мостов 1, 2 и включение дополнительного тиристора 19. В результате начинается процесс ускоренного перезаряда конденсатора фильтра 13 током i₁ через часть дросселя фильтра 16, дополнительный тиристор 19 и дополнительный конденсатор 18. После изменения полярности конденсатора фильтра 13 на обратную запираются первый 3 и второй 4 тиристоры тиристорного моста 1 и дополнительный тиристор 19, конденсатор фильтра 13 разряжается через первый 7 и второй 8 встречные диоды, нагрузку 15 и защитный дроссель 14 и одновременно через дополнительный конденсатор 18, дополнительный диод 20 и дроссель фильтра 16. В результате первый 3 и второй 4 тиристоры тиристорного моста 1 восстанавливают свои запирающие свойства.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность автономного инвертора за счет увеличения схемного времени восстановления тиристоров инвертора и использования энергии дросселя фильтра в процессе ускоренного перезаряда конденсатора фильтра, а также исключения образования цепи короткого замыкания источника питания при отказах дополнительного тиристора путем включения дополнительных конденсатора и диода.

Использование: изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках питания повышенной частоты для индукционного нагрева металлов и в других электротехнологических установках. Технический результат: повышение надежности автономного инвертора за счет увеличения схемного времени восстановления тиристоров инвертора и использования энергии дросселя фильтра в процессе ускоренного перезаряда конденсатора фильтра, а также исключения образования цепи короткого замыкания источника питания при отказах дополнительного тиристора. Сущность изобретения: в автономный инвертор введены дополнительные конденсатор и диод, причем дополнительный конденсатор одним выводом подключен к точке соединения конденсатора фильтра с защитным дросселем, а другим выводом - к катоду дополнительного тиристора и аноду дополнительного диода, анод дополнительного тиристора подключен к отпайке, а катод дополнительного диода - к входному выводу дросселя фильтра. 1 ил.

Автономный инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из конденсатора фильтра, защитного дросселя и нагрузки, один или несколько тиристорных мостов, дополнительный тиристор, а также датчики срыва инвертирования, выводы которых подключены к управляющему электроду дополнительного тиристора, отличающийся тем, что снабжен дополнительными конденсатором и диодом, причем дополнительный конденсатор одним выводом подключен к точке соединения конденсатора фильтра с защитным дросселем, а другим выводом к катоду дополнительного тиристора и аноду дополнительного диода, анод дополнительного тиристора подключен к отпайке, а катод дополнительного диода - к входному выводу дросселя фильтра.