Инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для получения напряжения повышенной частоты, используемого при индукционномнагреве. Известен инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам чере дроссель фильтра последовательную )Цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен многофазный тиристорный мост, к выводам переменного тока которого при соединены включенные в звезду комму тирующие конденсаторы, а к выводам постоянного тока указанного моста присоединены две цепочки из последо вательно соединенных дросселя и дио да, причем общая точка этих цепочек соединена с общей точкой коммутирую щих конденсаторов С Недостаток этой схемы состоит в малой величине отношения выходного напряжения к напряжению на коммутирующих конденсаторах и значительном содержании высших гармоник в кривой выходного напряжения. Известен также инвертор, содержа щий тиристорный мост с дросселями в каждой фазе и звездой коммутирующих конденсаторов, присоединенной к средним выводам дросселей, причем нагрузка между минусом источника пи тания и общей точкой звезды коммути рующих конденсаторов l2j. Недостатком схемы является наличие постоянной составляющей в токе нагрузки. Известен также инвертор, содержащий два тиристорных моста, к выводам переменного тока которых подключены конденсаторы, соединенные в звезду, общие точки которых образую выход инвертора, а разнополярные вы воды постоянного тока мостов соединены между собой через обмотки индуктивного элемента, при этом между выводами переменного тока одного из мостов и входными выводами инвертора включены дроссели Сз. Недостаток схемы заключается в том, что кривая выходного напряжения модулирована огибающей напряжения питающей сети. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является инвертор, содержащий два тиристорных моста, вьтоды постоянного тока которых соединены между собой и 82 через сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводам переменного тока мостов подключены конденсаторы, соединенные в.звезду, между общими точками которых включены параллельно соединенные батарея коммутирующих конденсаторов и нагрузка С4 2. Особенностью данного инвертора является то, что при изменении тока нагрузки происходит существенное изменение напряжения на конденсатоах. В результате этого уменьшение нагрузки сопровождается ростом вьпсодного напряжения и напряжения на тиристорах. Кроме того, напряжение на последовательных в силу неизбежной асимметрии закона управления и технологического разброса параметров конденсаторов может накапливать постоянную составляющую, что также приводит к возрастанию напряжения на тиристорах и увеличивает установленную мощность конденсаторов. Применение в схеме широтно-импульсного способа регулирования выходного напряжения ограничивается тем, что в силу вводимой несимметрии управления указанная постоянная составляющая на конденсаторах еще более увеличивается. Указанные факторы снижают надежность работы инвертора. Целью изобретения является повышение функциональной надежности инвертора. Указанная цель достигается тем, что инвертор, содержащий два тиристорных моста, выводы постоянного тока которых соединены между собой и через сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводам переменного тока мостов подключены конденсаторы, соединенные в звезду, между общими точками токорьпс включены параллельно соединенные компенсирующий конденсатор, и цепь нагрузки, снабжен емкостным делителем, подключенным параллельно цепи нагрузки, и двумя цепочками последовательно соединенных обратного диода и дросселя, подключенными к выводам постоянного тока тиристорных мостов, при этом средняя точка емкостного делителя соединена с общей точкой указанных цепочек. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - возможный алгоритм управления тиристорами инвертора и эпюры, поясняющие его работу. Инвертор содержит два моста на тиристорах 1-6 и 7-12, сглаживающий дроссель 13, конденсаторы 1А-16 и 17-19, между общими точками которых включены нагрузка 20, компенсирующи конденсатор 21 и емкостной делитель 22, 23. Цепочки из последовательно соединенных обратных диодов 24, 25 и дросселей 26,27 подключены к выводам постоянного тока тиристорных мостов. Средняя точка емкостного де лителя 22, 23 соединены с общей точ кой цепочек 24,26 и 25, 27. Инвертор работает следующим обра зом. Полупериод выходного напряжения является 1/6 частью периода каждого из мостов. С момента времени, когда включаю ся тиристоры 2 и 7, напряжение на конденсаторе 14, покдлюченном к ано ду тиристора 2, в результате прохож дения тока на одном из предыдущих инвервалов через тиристор 1 имеет такую полярность, что под действием суммы этого напряжения и напряжения на конденсаторе 22 емкостного делителя одновременно с тиристором 2 включается диод 25. В результате от пирания диода 25 формируется импуль тока через дроссель 27, который ускоряет перезаряд конденсаторов, спо собствуя стабилизации величины нап ряжения на конденсаторе 14. Процесс перезаряда конденсаторов 14 и 22 сопровождается изменением тока в дросселе 27. После завершения перезаряда конденсаторов 14 и 22 ток в дросселе прекращается, и диод 25 закрывается. На инвервале времени от О до f ток дросселя 13 протекает от плюса источника питания через тиристоры 2 и 7, конденсаторы 14 и 17 и участок цепи, образованный параллельно включенными конденсатором 21, делителем 22, 23 и нагрузкой 20. При этом осуществляется потребление мощ ности от источника, передаваемой в нагрузку. По этой причине инвервал (О, f) можно назвать рабочим интервалом. В момент времени t подаются импульсы на управляющие электроды тиристоров 2 и 5. При этом включается тиристор 5 и выключается тиристор 84 7, что определяется полярностью суммы напряжений на конденсаторах 1ч и 16. Подача повторного импульса на управляющий электрод тиристора 2 в момент t « Т обеспечивает включение тиристоров 2 и 5 в режиме прерывистого тока источнРЙа. Включение тиристора 7 обрывает цепь передачи мощности от источника к нагрузке 20, поэтому интервал (С, Т/2) является интервалом паузы. При включении тиристора 5 включается диод 24, в результате чего формируется импульс тока дросселя 26, ускоряющий перезаряд конденсатора 16 и способствующий стабилизации его напряжения. В начале следующего полупериода включается тиристор 12 и диод 25 и выключается тиристор 2. В результате вновь образуется цепь передачи мощности от источника к нагрузке и формируется стабилизирующий импульс тока через дроссель 27. Из приведенного описания работы схемы следует, что изменение длительности IT дает возможность регулировать величину напряжения на нагрузке 20. Для иллюстрации этого на фиг. 2 показан график определяемой током источника составляющей тока i участка цепи, образованного нагрузкой 20, конденсатором 21 и емкостным делителем 22, 23. Положительный эффект устройства состоит в следующем. Введение в известную схему инвертора цепочек из последовательно соединенных обратных диодов и дросселей обеспечивает исключение постоянной составляющей на последовательных конденсаторах при асимметрии в системе выходных импульсов блока управления, вызываемой как случайными причинами, так и реализацией широтно-импульсно- го метода регулирования выходного напряжения. Действительно, при накоплении постоянной составляющей напряжения, например, на конденсаторе 19 плюсом на правой обкладке импульс тора цепочки, содержащей дроссель 26 и диод 24, тиристор 11, конденсаторы 19 и 23, будет более мощным, чем импульс цепочки, содержащей дроссель 27, диод 25, тиристор 12, конденсаторы 19 1 23,что приведет к уничтожению казанной постоянной составляющей. Кроме того, изменение величины нагрузки введенная цепочка способству ет стабилизации напряжения на конденсаторах 14-19, 21-23 путем компенсации избыточной рактивной мощности указанных конденсаторов. Получение симметричной системы нап ряжений без постоянной составляющей обеспечивает повышение функциональной надежности всего устройства. Действительно, ограниченность и стабильность величины напряжения на конденсаторах ведет к устранению возможвеличины угла для некоторого тиристора ниже расчетной, отвечающей значению емкости коммутирующей батареи. ности пробоя конденсаторов и тиристоров, напряжение на которых формируется из напряжений на конденсаторах. Кроме этого, симметрия напряжений обеспечивает лучший гармонический Достав тока конденсаторов, что умень-J шает их нагрев. Далее, симметрия напряжений обеспечивает симметрию углов запирания тиристоров, отсутствие которой приводит к уменьшению

ИНВЕРТОР, содержащий два тиристорных моста, выводы постоянного тока которых соединены собой и через сглаживающий дроссель подключены к входным зажимам, а к выводам переменного тока мостов подключены конденсаторы, соединенные в звезду, между общими точками которых включены параллельно соединенные компенсирующий конденсатор и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повьшения фз нкциональной надежности, он снабжен емкостным делителем, подключенным параллельно цепи нагрузки, и двумя последовательно соединенными цепочками из обратных диодов и дросселей, (О подключенными к выводам постоянного тока тиристорных мостов, при этом средняя точка емкостного делителя соединена с оСщей точкой указанных о цепочек. 00 41 О) 00

.г

И1

Фиг.1

.I

Uynp

UynpS Llynp6

gnp 7

.1

«