Автономный последовательный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников питания ультразвуковой частоты для литья алюминия в электромагнитный кристаллизатор. Известен последовательный тиристорный инвертор, состоящий из мостовых преобразовательных ячеек с коммутирующими конденсаторами в диагоналях, причем нагрузка включена последовательно с конденсатором филь тра и коммутирующим дросселем, а к общей точке соединения последних анодом подключен диод, KaTOjq которого подключен к положительному зажиму источника питания 1 1 . ... Недостатком данной схемы инвертора является то, что действующее значение выходного напряжения примерно равно входному. Это вдвое превышает номинальное напряжение питания индук тора электромагнитного кристаллизатора. Известен также автономный последо вательный инвертор, содержащий подклю ченный через входной дроссель к источнику питания сложный мост с нагрузкой в диагонали переменного тока диагональ постоянного тока которого образована последовательно соединенными фильтровым конденсатором и защитным дросселем, причем каждое плечо сложного моста образовано тиристорным мостом со встречно-параллельными диодами и коммутирующей С-цепо кой в диагонали 2 . Недостаток этого инвертора - отсу ствие отрицательного напряжения на тиристорах в интервале восстановления управляющих свойств, что ограничивает его частотный диапазон. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автономный последовательный инвертор содержащий подключенные к входным выЁодам через фильтровые дроссели со средним выводом вентильные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока,два основных и два дополнительных фильтровых конденсатора, коммутирующих и сбрасывающих диода, каждый из которых соединяет общие точки основного фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя с общей точкой соответствующей обкладки дополнитель ного фильтрового конденсатора и сред него вывода фильтрового дpocceляJ подключенную параллельно мостам последовательную цепь из нагрузки и двух фильтровых конденсаторов, связанных с входными выводами одними обкладками - непосредственно, а другими - через сбрасывающие диоды, причем их точки соединены с нагрузкой через дополнительные сбрасывающие вентили с одними выводами фильтровых дросселей, к другим выводам которых подключены диоды, а каждое плечо мос та состоит из тиристора и дросселя. Однако при литье алюминия в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК) на ультразвуковых частотах применение высокочастотных понижающих нагрузочных трансформаторов затруднено в связи с большими потерями в них. Поэтому необходим источник питания с пониженным выходным напряжением. Если бы в данном Автономном последовательном инверторе не было цепей сброса излишней реактивной энергии, то на нагрузке действующее значение напряжения равнялось бы входному напрйжению инвертора. Применяя цепи сброса, удается практически вдвое понизить выходное напряжение, но при этом существенно возрастает токовая загрузка тиристоров, что снижает надежность работы и КПД инвертора. Цель изобретения -повышение надежности работы и КПД инвертора путем уменьшения токовой загрузки вентилей. Поставленная цель достигается тем, что в автономном последовательном инверторе, содержащем два вентильных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, анодная группа первого из мостов и катодная группа второго соединены каждая с конденсаторами соответствующей последова.тельной С-цепочки и через фильтровой дроссель, выполненный со средним выводом,- с соответст-. вующим входным выводом, а указанный средний вывод фильтрового дросселя соединен с соответствующим конденса- . тором фильтра и первым электродом одного из двух сбрасывающих диодов, второй электрод которого подключен к общей точке конденсатора и дросселя 1С-цепочки, а также выходные выводы, катодная группа первого моста соеди-нена с конденсатором фильтра этого же моста, первым выходным выводом и дросселем LC-цепочки второго моста. 31 анодная группа которого соединена с конденсатором фильтра этого же моста вторым выходным выводом и дросселем 1C-цепочки первого моста. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема автономного последовательного инвертора. Автономный последовательный инвер тор содержиУ подключенные к входным выводам через фильтровые дроссели 1 и 2 со средним выводом вентильные мосты 3 и , тиристоры 5-8 моста 3 и тиристоры 9 - 12 моста с коммутирующими конденсаторами 13 и 14 в диагоналях переменного тока, два конденсатора 15 и 16 и два фильтровых конденсатора 17 и 18, комму тирую щие дроссели 19 и 20 и сбрасывающие диоды 21 и 22, каждый из которых сое диняет общие точки конденсатора 15 tl6) и коммутирующего дросселя 19 0) с общей точкой соответствующей обкладки фильтрового конденсатора 18 (l7| и среднего вывода фильтрового дросселя 2 (1 ). при этом объедине нные аноды ти(1сторов 5 и 6 моста 3 подключены к общей точке плюсовой обкладки первдго фильтрового конденсатора 17, одного из зажимов нагруз-1 ки 23 и |Л)ммуТирующего дросселя 19 моста k, а объединенные катоды тирис торов 11 и 12 моста k подключены к к общей точке минусовой обкладки вто рого дополнительного фильтрового кон денсатора 18, второго зажима нагрузк 23 и коммутирующего дросселя 20 моста 3- Инвертор в квазиустановившемся режиме работает следующим образом. Конденсаторы 15 и 16 через фильт.ровые дроссели 1 и 2, коммутирующие дроссели 19 и 20 и нагрузку 23, а фильтровые конденсаторы 17 и 18 чере части фильтровых дросселей 1 и 2 и нагрузку 23 нормально заряжены до половинного напряжения источника пи7тания, подключенного к входным выводам. Пусть коммутирующие конденсаторы 13 и Т имеют полярность напряжения, указанную на чертеже. При включении тиристоров моста 3 начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 13 по цепи: конденсатор 16, дроссель 20, нагрузка 23, тиристор 5, конденсатор 13, тиристор 7j конденсатор 16. При этом полярность напряжения на коммутирующем дросселе 20 такова, что диод 23 закрыт. При переходе тока тиристоров 5 и 7 через максимальное значение, полярность напряжения на коммутирующем дросселе 20 меняется на противоположную и как только суммарное напряжение коммутирующего дросселя 20 и нагрузки 23 становится выше напряжения конденсатора 17, включается диод 22, сбрасывая излишнюю реактивную энергию с коммутирующего дросселя 20 и нагрузки 23 на конденсатор 17. Ток тиристоров 5 и 7 при этом резко падает и они выключаются. Далее аналогично работают тиристоры 9 и 11 . и диод 21, затем тиристоры 6 и 8 и диод 22, заканчивается полный цикл работой тиристоров 10 и 12 и диода 21. В предлагаемом автономном после довательном инверторе действующее . значение напряжения на нагрузке равно половине входного даже при отсутствии цепей сброса излишней энергии, тогда как в прототипе действующее значение напряжения на нагрузке при отсутствии цепей сброса равно входному. Наличие диодных цепей сброса в схеме обеспечивает только стабилизацию напряжения на элементах в широком диапазоне изменения параметров нагрузки. За счет устранения дополнительной загрузки тиристоров по току повышается надежность работы и .на КПД инвертора.

АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий два вентильных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, анодная группа первого из мостов и ; катодная группа второго соединены каждая с конденсатором соответствующей последовательной LC-цепочки и через фильтровой дроссель, выполненный со средним .выводом/ - с соответствующим входным выводом, а указанный средний вывод фильтрового дросселя соединен с соответствующим конденсатором фильтра и первым электродом одного из двух сбрасывающих диодов, второй электрод которого подключен к общей точке конденсатора и дросселя LC-цепочки, а также выходные выводы, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем уменьшения токовой загрузки вентилей, катодная группа первого моста соединена с конденсатором фильтра этого же (Л моста, nepBbiM выходным выводом и дросселем .LC-цепочки второго моста, анодная группа которого соединена с конденсйтором фильтра этого же мой- та, вторым выходным выводом и дросг. селем LC-цепочки первого мости.