Автономный последовательный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к области преобразования постоянного тока в п ременный ток повышенной частоты пре имущественно для устройств индукционного нагревй металлов. Известен последовательный инверт содержащий инвертирующие мосты с коммутирующими контурами в диагоналях переменного тока и встречно-параллельными диодами в каждом плече, подключенные к одному из зажимов по тоянного тока через дроссель фильтр причем конденсаторы фильтра одними своими обкладками подключены к общим точкам соединения инвертирующих мос тов с обмотками дросселя фильтра, а другими обкладками объединены с про тивоположными выходными клеммами Cl Недостатком инвертора является от .сутствие ограничения напряжения на нагрузке при возрастании ее сопротив .ления, что приводит к уменьшению вре мени, предоставляемого тиристорам д запирания, и срыву инвертирования, Известен также инвертор, позволяю щий ограничивать напряжение на нагрузке на уровне 0,5-0,8 от напряжения питания 2. О Нако в этом инверторе величина прямых токов больше величины токов обратных вентилей, что приводит к искажению формы кривой инвертированного напряжения, ухудшению гармонического состава тока в нагрузке и, как следствие,, к снижению КПД преобразователя . Наиболее близким к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий две мостовые инвертирующие ячейки с коммути рующими LC-контурами в диагоналях, присоединенные к выводам для источника питания через дроссели фильтра имеющие отпайки, конденсаторы фильтра, подключенные одними обкладками к выводам постоянного тока указанньох ячеек, а другими обкладками - к зы.ходным выводам инвертора, конденсг то ры и возвратные диоды 3. Недостатком известного инвертора является то, что напряжение на нагрузке ограничивается на уровне на. пряжения питания. При таком ограниче нии не обеспечивается устойчивая работа инвертора, так как при этом про исходит недозаряд коммутирующего .кон денсатора, уменьшается длительность протекания тока обратных вентилей и на прямых вентиля5 Г преждевременно появляется прямое напряжение. В результате затрудняется восстановление управляемости прямых вентилей, что может привести к срыву процесса инвертирования , Целью изобретения является повыше ние надежности путем ограничения напряжения на нагрузке. Поставленная цель достигается тем, что в автономном последовательном инверторе, содержащем подключенные к положительному входному выводу через соответствующие дроссели фильтра два тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-контурами в диагоналях переменного тока и два конденсатора фильтра, соединенных с выходными выводами и через другие дроссели фильтра - с отрицательным входным выводом, а также два последовательно соединенных конденсатора и два возвратных диода, тиристорные мосты подключены к точкам соединения противоположных конденсаторов фильтра с указанными другими дросселями фильтра, причем один из конденсаторов фильтра зашунтирован двумя последовательно соеддиненными конденсаторами, общая точка которых соединена с общей точкой двух последовательно соединенных воз}зратных диодов, шунтирующих другой конденсатор фильтра. Кроме того, общие точки последовательно соединенных конденсаторов и возвратных диодов могут быть соединены между собой через введенный дроссель насыщения. На чертеже приведена схема инвертора. Автономный последовательный инвертор содержит тиристорные мосты 1 и 2 с обрЕ1тными диодаг 4И и LC-контурами в диагона.лях, подключенные к по ложительному вxoднoIvly выводу через дроссели 3 и 4 фильтра. К этим же дросселям подключены конденсаторы 5 и б фильтра, соединенные вторыми обкладками с выходными выводами и пpoтивoпoлDЖны 1И мостами, а через дроссели 7 и8 фильтра - с отрицательным входным выводом. Между мостами включена нагрузка 9. Параллельно конденсаторам 5 и б фильтра включены две последовательные цепочки, одна из которых содержит два возвратных диода 10 и 11, а другая - два конденсатора 12 и 13, причем средние точки указанных цепочек соединены между собой, кроме того, они могут быть сое-динены между собой через дроссель 14 насыщения. Инвертор работает следующим образом. После подачи напряжения источника питания на конденсаторах 5 и б устанавливается значение напр5гжения питания, а на конденсаторах 12 т 13 значение 0,5 напряжения питания, ДиО.П, 10 при этом закрыт напряжением 0,3 питания в контуре конденсатор 6 диод 10 - конденсатор 13-- нагрузка 9 - конденсатор 4, а диод 11 закрыт в контуре- конденсаторы 5 и 12 - диод 11 - нагрузка 9 - конденсатор 5. После открывания одной из диагоналей моста 1 по нагрузке 9 течет ток по цепи конденсатор 6 - мост 1 нагрузка 9 - конденсатор б, полярность напряжения на нагрузке при этом указана на схеме. Если это напряжение превысит значение 0,5 питаю щего, то в контуре нагрузка 9 - кон денсатор 13 - диод 10 - конденсатор б - нагрузка 9 открывается диод 10, и ток моста идет от плюса конденсатора 13 по цепи конденсатор 13 диод 10 - мост 10 - мост 1 - конденсатор 13, минуя нагрузку. Через полпериода частоты колебаний LC-контура моста 1 тиристоры этого моста закрываются, а в нагрузке 9 закрывается формирование одной полуволны тока. При открывании диагонали моста 2 ток в нагрузке 9 протекает по цепи. конденсатор 5 - мост 2 - нагрузка 9 конденсатор 5, полярность падения на пряжения на нагрузке при этом указан на схеме в скобках. Если это напряже ние превысит значение 0,5 питающего, то в контуре нагрузка 9 - диод 11 конденсаторы 12 и 5 - нагрузка 9 открывается диод 11 и ток моста 2 протекает от конденсатора 12 по цепи конденсатор 12 - мост 2 - диод 11 конденсатор 12, также минуя нагрузку Таким образом, напряжение на нагрузке 9 в обоих полупериодах ограничено на уровне 0,5 напряжения пита ния, чем достигается повышенная надежность . Повышение максимально возможного напряжения на нагрузке до уровня 0,8 напряжения питания не сказывается на устойчивости работы инвертора (при дальнейшем увеличении этого напряжения возможны срывы инвертирования по указанным выше причинам). Известно также, что индуктивное сопротивление дросселя насыщения велико, когда напряжение на нем меньше напряжения насыщения (сердечник не насыщен) и резко уменьшается при насыщении сердечника. Следовательно, при наличии дросселя 14 насыщения для протекания тока в цепи диодов 10 или 11 напряжение на нагрузке необходимо дополнительно увеличить на значение напряжения насыщения этого дросселя. Напряжение насыщения дросселя выбирается равным (0,2-0,3) напряжения питания , При этом, если напряженке на нагрузке меньше значений (0,7-0,8) питающего, то, хотя диод 10 (11) и открыт, ток в контуре конденсаторы 13дроссель 14 - диод 10 - мост 1 конденсатор 13 мал ввиду большого индуктивного сопротивления дросселя 14, и ток моста продолжает протекать по контуру, конденсатор 6- - мост 1 нагрузка 9 - конденсатор 6. Когда напряжение на нагрузке превысит значения (0,7-0,8) напряжения питания, сердечник дросселя 14 войдет в насыщение, его сопротивление.резко уменьшится и ток моста потечет по контуру, минуя нагрузку. При увеличении максимально возможного напряжения на нагрузке до значений (0,7-0,8) напряжения питания увеличивается активная мощность в нагрузке при неизменном токе моста, что приводит к повышению КПД инвертора ,

1. АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к положительному входному выводу через соответствующие дроссели фильтра два тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-контурами в диагоналях переменного тока и два конденсатора фильтра, соединенных с выходными выводами и через другие дроссели фильтра - с отрицательным входным выводом, а также два последовательно соединенных конденсатора и два возвратных диода, о т личагащийс я тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения напряжения на нагрузке, тиристорные мосты подключены к точкам соединения противоположных конденсаторов фильтра с указанными другими дросселями фильтра, причем один из конденсаторов фильтра зашунтирован двумя последовательно coeдинeнны ш конденсатораьм, общая точка которых соединена с общей точкой двух последовательно соединенных возвратных диодов, шунтирующих другой конденсатор ч фильтра, 2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что общие точки последовательно соединенных :конденсаторов и возвратных диодов соединены между собой через введенный дроссель насыщения.