Резонансный последовательный инвертор Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

felw-i ,т fj г / Ь

связаны между собой через обратные точной энергии, накопленной в коьгдиоды. К выходным выводам инвертора мутирующем контуре, осуществляется , подключена нагрузка 58. Сброс избы- посредством диодов 48-57. 2 ил.

1201998

Изобретение позволяет обеспечить возможность согласования параметров нагрузки и выходных параметров резонансного последовательного инвертора путем повьпиения уровня его предельно допустимого выходного напряжения. Инвертор работает в двухтактном режиме управления, что позволяет в нагрузке инвертора формировать полный период высокочастотного тока, В каждом такте работы все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек включаются последовательно по отношению к нагрузке. Напряжение питанияв четырехячеечном инверторе при формировании импульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтровых конденсаторах. ЭтО достигается тем, что инвертор состоит из тиристорных мостов, вентильных ячеек, подключенных к выходным выводам через фильтровые дроссели, параллельно тиристорным мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки из фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей а также коммутирующие конденсаторы, коммутирующие дроссели LC-контуров, Упомянутые последовательные цепочки

Изобретение отнрсится к преобразовательной технике и может быть : использовано в установках для ин- дукцирнного нагрева металлов.

Целью; изобретения является обеспечение возможности согласования параметров нагрузки и выходных параметров инвертора путем повышения уровня его предельно допустимого выходного напряжения.

На фиг. 1 и 2 представлены ва. рианты схем предлагаемого инвертора

На фиг. 1 приведен четырехячеечный инвертор. Тиристорные мосты вентильных ячеек собраны на тиристорах 1-16 и подключены к входным выводам через фильтровые дроссели 17-24. Параллельно тиристорнЫм мостам каждой ячейки подключены по две последовательные цепочки, состоящие из клътровых конденсаторов 25-32 и коммутирующих дросселей 3340, а также коммутирукщие конденсаторы 41, 42, дополнительные коммути- рунидие конденсаторы 43-45, коммутирующие дроссели 46, 47 ЦС -контуров. Упомянутые последовательные цепочки связаны между собой через обратные диоды 48-51 и дополнительные обратные диоды 52-57. Одни из общих анодов и катодов тиристоров крайних ячеек подключены к выходным выводам через цепочки, состоящие из коммутирующих конденсаторов 41, 42 и коммутирующих дросселей 46, 47, а общие аноды и катоды тиристоров промежуточных ячеек соединены между собой через дополнительные коммутирукицие конденсаторы 43-45, К выходным выводам инвертора подключена нагрузка 58, Сброс избыточной энергии, накопленной в коммутирующем контуре, осуществляется посредством диодов 48 57,

Инвертор работает в двухтактном режиме управления. При отпирании тиристоров 1, 3, 5, 7, 9, 11 13 и

15 ток будет протекать по контуру: тирнстор 1 - конденсатор 41 - дроссель 46 - нагрузка 58, дроссель 47 конденсатор 42 - тиристор 15 - кон5 денсатор 31- дроссель 39 и дроссель 40 - конденсатор 32 - тиристор 13 конденсатор. .44 - тиристор 1 1 - дроссель 38 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 37 - тиристор 9 конденсатор 43 - тиристор 7 - дрос сель 36 - конденсатор 28 и конденсатор 27 - дроссель 35 - тиристор 5 - конденсатор 45 - тиристор 3 конденсатор 25 - дроссель 33 и дроссель 34 - конденсатор 26 -. тиристор 1. .

На интервале первой половины полуволны тока обратные диоды закрыты, поскольку коммутируюпще дроссели 0 распределены по схеме таким образом, что напряжение на коммутирующих дросселях 46 и 47 равно сумме напряжений на коммутирующих дросселях 3340, включенных последовательнЬ с фильтровыми конденсаторами, причем напряжения на коммутируняцих дросселях , включенных в диагональ переменного тока и в диагонали постоянного тока мостов инвертора, имеют 0 противоположные полярности. При этом напряжения на коммутирующих дросселях скомпенсированы, а к обратным диодам прикладывается напряжение источника питания.

Во второй половине полуволны тока, когда напряжение на коммутирующих дросселях меняет знак (на фиг. 1 обозначено +, -) и сумма напряжений на зтих дросселях превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах, к обратным диодам 49,. 50, 54, 52, 56 при-гг кладываётся прямое напряжение, при отпирании которых протекает ток сброса по контуру: дроссель 46 - нагрузка 58 - дроссель 47 - диод 50 - дроссель 39 - конденсатор 32 и конденса тор 31 -.-дроссель 40 - диод 54 дроссель 37 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 38 - диод 52 дроссель 35 - конденсатор 28 и конденсатор 27 - дроссель 36 - диод 56- дроссель 33 - конденсатор 26 и конденсатор 25 - дроссель 34 - диод 49 - дроссель 46. При этом выключаются тиристоры, и прекращаются перезаряды коммутирующих конденсаторов на уровне, при мерно равном двойному по отношению питающему напряжению, а ток сброса по нагрузке 58 протекает в том же направлении, что и ток тиристорных мостов. Последнее позволяет повысит уровень первой гармоники выходного тока при сопротивлениях нагрузки ниже номинального, что позволяет улучшить энергетические показатели инвертора при работе на изменяющуюс в широких пределах нагрузку и повысить эффективность использования ег оборудования. Во втором такте работы, когда от пираются тиристоры 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16, ток протекает вначале по контуру: тиристор 2 - конденсато 45 - тиристор 8 - конденсатор 26 - дроссель 35 и дроссель 36 - конденсатор 28 - тиристор 6 - конденсато 43 - тиристор 12 - конденсатор 29 дроссель 37 и дроссель 38 - конденсатор 30 - тиристор 10 - конденсатор 44 - тиристор 16 - конденсато 31 - дроссель 39 и дроссель 40 - ко денсатор 32 - тиристор 14 - конденсатор 45 - дроссель 47 - нагрузка 58 - дроссель 46 - конденсатор 41 тиристор 4 - дроссель - конденсатор 26 - конденсатор 25 - дроссель 33. тиристор 2, а затем, при вкJвoчeнии обратных диодов 48, .57, 53, 55 - по контуру: дроссель 46 - диод 48 дроссель 33 - конденсатор 26 и конденсатор 25 - дроссель 34 - диод 57- дроссель 35 - конденсатор 28 конденсатор 27 - дроссель 36 - диод 53 - дроссель 37 - конденсатор 30 и конденсатор 29 - дроссель 38 диод 55 - дроссель 39 - конденсатор 32 и конденсатор 31 - дроссель 40 - диод 51 - дроссель 47 - нагруз ка 58 - дроссель 46, При этом ток тиристоров и ток об ратных диодов протекает через нагру ку в обратном напраблении. Таким образом, за два такта рабо ты в нагрузке инвертора формируется 98 полный период высокочастотного токаГ В каждом такте работы инвертора все коммутирующие конденсаторы и фильтровые конденсаторы ячеек -включаются последовательно по отношению к нагрузке. Из анализа работы инвертора, взятого в качестве прототипа, известно, что устойчивая коммутация его тиристоров возможна при выходном напряжении не вьш1е 0,8 от питающего. Напряжение питания в четырехячееч- ном инверторепри формировании иьгпульсов высокочастотного тока равно учетверенному напряжению на фильтровых конденсаторах, а напряжение на одном фильтровом конденсаторе равно примерно 500 В при питании преобразователя от сети 380 В. Следовательно, максимально возможное напряжение на выходе четырехячеечного инвертора примерно равно 1600 В, что соответствует одному из стандартных значений напряжений, на которые вьгпускается электротермическое оборудование. Для создания преобразователей частоты с выходным напряжением 800 В достаточно применить двухячеечный инвертор, схема которого приведена на фиг. 2. Инвертор работает аналогично описанному четырехячеечному. Формула изобретений Резонансный последовательный инвертор, содержащий две вентильные ячейки, состоящие каждая из подклю- ченного к входным выводам через тровые дроссели тиристорного моста, в диагональ постоянного тока которого включены две последовательные цепочки, состоящие кйикдая из фшьтро вого конденсатора и коммутирующего дросселя, причем коммутирующие дроссели соединены с разноименными выводами постоянного тока тиристорного моста, а также два последовательных коммутирующих LC-контура, коммути- рующие конденсаторы которых подключены к первым выводам переменного тока тиристорных мостов ячеек, и две пары последовательно соединенных обратных диодов, каждая из которых включена между общими точками коммутирующих дросселей и фильтровых конденсаторов последовательных цепочек одной из ячеек, соединенных с вы