Последовательный автономный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится, к преобразвательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротермических установок.

Известен инвертор, в котором ограничение степени раскачки напряжения на реактивных элементах и СИ7 левых вентилях в режимах, близких к короткому замыканию, осуществляется за счет введения встречно-параллельных неуправляемых вентилей C

Такой способ ограничения не позволяет получить рабочие частоты выше 2,5 кГц, так-как обратное напряжение, прикладываемое к управляемым вентилям, определяются малой величиной падения напряжения на работающих встречно-параллельных вентилях. Последнее обстоятельство требует увеличения времени, необходимого для восстановления.управляемости силовых вентилей, а следовательно, приводит к сужеуию частотного диапазона.

Наиболее близким к предлагаемому Является последовательный автономны инвертор, содержащий связанные с входными выводами через дроссели фильтра тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали пе ременного тока и две последовательные цепочки, состоящие, каждая, из конденсатора и дросселя, между общими точками которых включен диод, а дроссель одной из цепочек выполнен с отводом и соединен последовательн с цепью нагрузкИ, причем их точка соединения соединена с упомяну о-й общей точкой другой цепочки через дополни елБный диод, а между отвоДО41 дросселя и анодной группой моста включен вспомогательный диод 2.

Недостаток известного инвертора - его низкая надежность, обусловленная тем, что при холостом ходе в нагрузке (при большом ее сопротивлении) добротность колебате ного контура при работе тиристоров моста уменьшается.и колебательность заряда коммутирующего конденсатора может быть сорвана, что приведет к срыву инвертирования и выходу из строя тиристоров моста.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в последовательном автономном инверторе, содержащем подключенные к положительному входному выводу через первый дроссель фильтра тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из цепи нагрузки, фильтрового конденсатора и обмотки индуктивного элемента, выполненной с отводом, соединенным с анодом обратного диода, а также второй дроссель фильтра, соединенный с отрицательным входным выводом, дополнительный диод и дополнительную последовательную цепочку, состоящую из конденсатора и диода, обмотка индуктивного элемента выполнена в виде первичной обмотки трансформатора, началом подключенной к тиристорному мосту, а концом - к второму дросселю фильтра, соединенному с анодом диода дополнительной последовательной цепочки, катод которого соединен с нулевым входным выводом, подключенным к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой через диод соединен с катодом обратного диода и точкой соединения цепи нагрузки с фильтровым конденсатором, причем конденсатор дополнительной последовательной цепочки Подключен к первому дросселю фильтра.

На чертеже предс±авлена схема инвертора.

Инвертор содержит мост тиристоров 1-4, вдиагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор 5, анодная группа моста соединена с положительным входньлм выводом через дроссель фильтра 6, к этой же клемме моста подключены одним выводом цепь нагрузки 7 и дополнительный конденсатор 8, к вторым выводам которых подключены соответственно фильтровый конден сатор 9 и диод 10, причем общая точка катода диода 10 и дополнительного конденсатора 8 соединена с нулевым входным выводом. Общая точка анода диода 10 и конденсатора 9 через дроссель фильтра 11.подключена к отрицательному входному выводу, а через коммутирующий дроссель 12 к катодной группе моста. К отводу дросселя 12 подключен анод обратного диода 13, соединенного катодом с обигей точкой нагрузки 7 и конденсатора 9. Коммутирующий дроссель выполнен в виде трансформатора, вторичная обмотка 14 которого соединена началом с нулевым выводом источника питания, а концом - с анодом дополнительного диода 15, подключенного |катодом к yпo янyтoй общей точке на.грузки 7 и фильтрового конденсатора

Инвертор работает следующим образом.

Полный цикл работы схемы определяется частотой управления тиристорами 1-4. Каждый такт характеризуется рабочим и нерабочим состоянием вентильного моста, т.е. наличием и отсутствием тока коммутирующего контура. В течение такта работа схемы разбивается на четыре интервала. В I интервале при отпирании тиристоров 1 и 4 по контуру 5-4-12-13 -7-1-5 протекает импульс тока перезаряда коммутирующего конденсатора При этом ток через нагрузку 7 проте ет снизу вверх. В момент равенства напряжений на части коммутирующего дросселя 12 и на фильтровом конденсаторе 9 обратный диод 13 закрывает ся. Во.II интервале ток перезаряда к коммутирующего конденсатора 5 замыкается по цепи 9-7-1-5-4-12-9. Чере нагрузку ток протекает снизу вверх. В момент перехода тока коммутирующего контура через амплитудное значение напряжение на коммутирующем дросселе меняет полярность. Как тол ко напряжение на вторичной обмотке 14 превысит сумму напряжения на кон денсаторе 9 и нагрузке 7, открывает ся диод 15 и ток в цепи коммутирующего контура резко спадает -до нуля, В зависимости от соотношения чис ла витков первичной 12 и вторичной 14 обмоток коммутирующего дросселя напряжение на обмотке 12, при котором начинается сброс энергии, может изменяться, и, следовательно, можно изменят-ь напряжение, до которого заряжается коммутирующий конденсатор 5. В III интервале избыток реактивной энергии, запасенной в электромагнитном поле коммутирующего дрос.селя, рассеивается на конденсаторе .и .нагрузке 7. Ток сброса протекает по контуру 14-15-7-8-14. Ток через нагрузку-протекает снизу вверх. В IV интервале характерна бестоковая пауза инвертора, которая длится до включения тиристоров 2 и 3. При этом ток заряда конденсатора 8 обеспечивает протекание тока через нагрузку сверху вниз. Первый такт работы схемы закончен. Процессы, происходящие во втором такте, аналогичны описанным выше, по окончании второго такта включаются тиристоры 1, 4, и цикл работы схемы повторяется; В инверторе предусмотрено ограничение напряжения на нагрузке при работе во II и III интервалах на уровне, определяемом разностью найряжений конденсаторов 8 и 9. При превышении напряясением на нагрузке этой разности открывается диод 10 и мост питается через него от конденсатора 8 , ток моста при этом минует нагрузку. Схема обеспечивает неизменную величину заряда коммутирующего конденсатора 5 при изменении сопротивления нагрузки от нуля до бесконечности (полного обрыва), т.е. обеспечивается стабилизация, режима работы инвертора. Подбором соотношения числа витков обмоток дросселя 12 и 14 можно устанавливать зь1ачение напряжения заряда коммутирующего конденсатора 5. При использовании в качестве источника питания трехфазного мосто.вого выпрямителя для получения нулевого вывода эту клемму достаточно заземлить.

ПРСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ (ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к положительному входному выводу через первый дроссель фильтра тиристорный мост с коммутирующим конден- . сатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из цепи нагрузки, фильтрового конденсатора и обмотки индуктивного элемента, выполненной с отводом, соединенным с анодом обратного диода. 0,5Ud S boJ -Jbo n а также второй дроссель фильтра, qoeдиненный с отрицательным входным выводом, дополнительный диод и дополнительную последовательную цепочку, состоящую из конденсатора и диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, обмотка индуктивного элемента выполнена в виде первичной обмотки трансформатора, началом подключенной к тиристорному мосту, а концом - к второму дросселю фильтра, соединенному с анодом диода дополнительной последовательной цепочки, катод которого соединен с нулевым входным выводом, подключенным к началу вторичной обмотки трансформатора, конец котоS рой через диод соединен с катодом (Л обратного диода и точкой соединения цепи нагрузки с фильтровым конденсатором, причем конденсатор дополнительной последовательной цепочки подключен к первому дросселю фильтра. СО со и со со 5 у ;frt AZ