Последовательный автономный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

(St) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для индукционного нагрева металлов . Известна схема последовательного двухмостового инвертора с вентилями встречно-параллельного включения Cl Такая схема способна работать в ласти малых эквивалентных сопротивлений нагрузочного контура, посколь ку осуществляется рекуперация избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующем контуре посредс вом встречных вентилей. Однако в об ласти высоких значений сопротивления нагрузки происходит резкое снижение времени; предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей, что снижает устойчивость работы инвертора. Помимо этого, на указанном интервале времени к прямым вентилям прикладывается малое обратное напряжение, что приводит К возрастанию времени, необходимого для восстановления управляемости прямых вентилей и снижению предельной частоты инвертирования. Наиболее близко к предлагаемому последовательный автономный инвертор, содержащий связанные с входными выводами через фильтровые дроссели два тиристорных моста с коммутирующими LC-контурами в диагоналях, причем каждый фильтровый дроссель, подключенный к положительному входному выводу, выполнен с отпайкой, связанной через конденсатор с одним выходным выводом и через диод, включенный в обратном направлении, с другим выходным выводом, а каждый тиристорный мост шунтирован соответствукмцей последовательной цепочкой, состоящей из фильтрового конденсатора, коммутирующего дросселя и выходных выводов С 23В известной схеме сброс избыточной реактивной энергии, запасённой

в коммутирующих контурах, осуществляется непосредственно с коммутирующих дросселей на вспомогательные конденсаторы, заряженные до напряжения питания, и нагрузку. Однако эффективное ограничение напряжения на элементах инвертора, когда сопротивление нагрузки мало, достигается при вынесении всего коммутирующего дросселя из моста инвертора и охвате его контуром рекуперации. При этом к прямым вентилям моста инвертора в момент включения противофазных вентилей прикладывается полное напряжение коммутирующего конденсатора, которое оказывается высоким. С возрастанием эквивалентного сопротивления на нагрузке возрастает и выходное напряжение. Критическая величина амплитуды выходного напряжения, когда резко снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей, составляет при конечных кратностях фильтровых и вспомогательных конденсаторов 0,8-0,9 от питающего напряжения. В связи с этим ограничение напряжения на нагрузке на уровне, равном питающему, оказывается недостаточно эффективным.

Цель изобретения - повышение надежности.

Для достижения поставленной цели инвертор снабжен двумя дополнительными коммутирующими конденсаторами, двумя мостами обратных вентилей, компенсирующим конденсатором и двумя дополнительными дросселями, включенными каждый последовательно с упомянутым диодом, а каждый дополнительный каммутирующий конденсатор соединен последовательно с дросселем коммутирующего LC-контура, включенным в диагональ переменного тока моста обратных вентилей, анодная группа которого соединена с общей точкой конденсатора и дросселя последовательной цепочки, а катодная - с отпайкой фильтрового дросселя другого моста, причем параллельно выходным выводам подключен компенсирующий конденсатор.

Кроме того, инвертор снабжен дополнительным конденсатором, включенным последовательно с компенсирующим конденсатором, примем точка соединения последних подключена к выходным выводам и отрицательному вход ному выводу.

На фиг. 1 и 2 изображена схема инвертора..

Инвертор содержит два тиристорных моста, собранных на тиристорах 1-8,

в диагонали которых включены коммутирующие конденсаторы 912 и коммутирующие дроссели 13-16, фильтровые конденсаторы 17 и 18, конденсаторы 19 и 20, фильтровые дроссели 21, мосты обратных вентилей, собранные на вентилях 22-29,индуктор 30 , зашунтированный компенсирующими конденсатором 31. диоды 32 и 33 и включенные последовательно с ними насыщающиеся дроссели З и 35, а также дополнительный конденсатор.36.

Схема,изображенная на фиг. 1, работает следующим образом.

В первом такте открываются тиристоры 1 и 2 и ток протекает по контуру: 17-1-9-13-10-2-31-l5-17. В момент включения тиристоров 1 и 2 вся сумма напряжений на коммутирующих конденсаторах 9 и 10, фильтровом

конденсаторе 17 и нагрузочном контуре: 30-31 прикладывается к коммутирующим дросселем 13 и 15- Величина индуктивности дросселя, включенного в диагональ моста, выбирается равной величине индуктивности дросселя, включенного последовательно с фильтровым конденсатором. В этом случае, в момент включения тиристоров 1 и 2 вентили 22 и 2 остаются закрытыми, поскольку в контуре: 13-9 20-31 15

24-13 напряжения на дросселях 13 и 15 (полярность указана на фиг. 1) взаимно компенсируются, а к вентилям 22 и 2k прикладывается обратное напряжение, равное питающему, до которого заряжен конденсатор 20. Во второй половине полупериода тока моста, когда напряжение на коммутирующих дросселях 13 и 15 принимает полярность, указанную на фиг. 1

(в скобках), и сумма этих напряжений превосходит напряжение на конденсаторе 20, открываются вентили 22 и 2k, С этого момента прекращается ток через тиристоры 1 и 2,

прекращается перезаряд конденсаторов 9, 1П и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях 13 и 15 по контуру: 13-22-20-30-15-2 -13Во втором такте открываются тиристоры 5 и 6 и ток протекает по контуру: 18-5-11-1 -12-6-30-16-18, а затем во второй половине полупериода 5 тока - по контуру: 1«-ZS-19 30-1б-28-1. По нагрузке этот ток проте кает в другую сторону по отношению к току первого такта, т.е. за два такта работы инвертора формируется полный период выходного тока, В по следующих тактах .работы, когда открываются тиристоры 3, и 7,S, схема работает аналогичноописанС возрастанием эквивалентного со противления нагрузки, когда амплитуда выходного напряжения достигает напряжения питания, до которого заряжены конденсаторы 19 и 20, открываются диоды 32 и 33 протекает ток сброса избыточной реактивной энерги накопленной в нагрузке по контурам 31-35-33-19-31 и 31-3 -32-20-31. Ур вень ограничения напряжения на нагрузке при таком сбросе может быть равен питающему напряжению и выше его. На фиг. 2 приведена схема инвертора, в которой уровень ограниче ния амплитуды напряжения на нагрузке, прикладываемого к мосту инвертора, может изменяться от половины питающего напряжения и выше в зависимости от времени перемагничивания насыщающихся дросселей З и 35 поскольку сумма напряжений на конденсаторах 31 и 36 ограничена в контурах: 36-35-33-19-31-36 и 31-3 -32-20-3б-31 на уровне, равном питающему напряжению и выше, а к каждому мосту инвертора приложено напряжение лишь на одном компенсирующем конденсаторе. Формула изобретения 1. Последовательный автономный инвертор, содержащий связанные с входными выходами через фильтровые дроссели два тиристорных моста с коммутирующими LC-контурами в диаго 834 налях, причем каждый фильтровый дроссель, подключенный к положительному входному выводу, выполнен с отпайкой, связанной через конденсатор с одним выходным выводом, и через диод, включенный в обратном направлении с другим выходным выводом, а каждый тиристорный мост шунтирован соответствующей последовательной цепочкой, состоящей из фильтрового конденсатора, коммутирующего дросселя и выходных выводов, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими конденсаторами , двумя мостами обратных вентилей , компенсирующим конденсатором и двумя дополнительными дросселями, включенными каждый последовательно с упомянутым диодом, а каждый дополнительный коммутирующий конденсатор соединен последовательно с дросселем коммутирующего LC-контура, включенным в диагональ переменного тока моста .обратных вентилей, анодная группа которого соединена с общей точкой конденсатора и дросселя последовательной цепочки, а катодная - с отпайкой фильтрового дросселя другого моста, причем параллельно выходным выводам подключен компенсирующий конденсатор. 2. Инвертор по п. 1, о т л и чающийся тем, что он снабжен дополнительным конденсатором, включенным последовательно с компенсирующим конденсатором, причем точка соединения последних подключена к выходным выводам и отрицательному входному выводу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W6439, кл. Н 02 М 7/537, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР - , кл. Н 02 М 7/515, 1377.

55

J