Последовательный резонансный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/523 

1Г/9

Изобретение относится к преобра- , зовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе и может найти применение для питания током повышенной частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали.

Цель изобретения - повышение надежности инвертора путем ограничения его выходного напряжения при расширенных пределах изменения параметров нагрузочного контура.

На чертеже приведена схема устройства.

В схеме инвертора через фильтровые дроссели 1 и 2 к входным зажимам плюс и минус подключены фильтровый конденсатор 3 и тиристорный мост вьшолненный на тиристорах 4-7, которые зашунтированы встречно-параллельными вентилями 8-11. Выходные зажимы инвертора подключены к выводам диагонали переменного тока тиристорного моста и общим точкам соединения тиристоров 4 и 6,5 и 7 через последовательно соединенные коммутирующие основной и дополнительный дроссели 12 и 13 и конденсаторы 14 или 15 соответственно. Конденсаторы 16 - 19, обратные вентили 20 - 2 и насыщающиеся реакторы 24 - 27 соединены в последовательные цепи, которые попарно подключены параллельно фильтровому конденсатору 3 и ти- ристорному мосту. Общие выводы этих цепей соединены с выходными зажимами инвертора, последовательность соединения элементов 16 и 24, 19 и 27 может быть любой. Каждый крайний вентиль 20 или .23 и последовательно соединенные конденсаторы и насыщающиеся реакторы Т6 и 24 или 19 и 27 цепей зашунтированы соответствующим дополнительным дросселем 28 или 29. К выходным зажимам инвертора подключен параллельный нагрузочный контур из активно-индуктивной нагрузки (индуктора) 30 и батареи коммутирующих конденсаторов 31.

В номинальном режиме инвертор работает следующим образом.

Предварительно от источника плюс минус через фильтровые дроссели 1

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

72

и 2 заряжаются фильтровый конденсатор 3 до полного напряжения источника и дополнительные конденсаторы 16 - 19 по последовательной цепи 16-24-28- -17-25-30-26-18-29-27-19 - до четверти напряжения источника питания каждый. Тиристоры 4-7 моста отпираются попарно поочередно, при этом через элементы контура инвертора и через нагрузку протекают импульсы переменного тока, образуя на контуре нагрузки переменное напряжение высокой частоты. Так, например, при отпирании тиристоров 4 и 7 импульс тока протекает по цепи 3-4-14-12-30 и 31-13-15-7-2. Через нагрузочный контур 30 и 31 этот импульс протекает слева направо. После окончания импульса тока через тиристоры 4 и 7 отпираются встречно-параллельные вентили 8 - 11 и через них в том же контуре, но в обратном направлении протекает импульс тока от частичного разряда конденсаторов 14 и 15 по цепи 14-8-3-11-15-13-30 и 31-12-14. Через нагрузку 30 и 31 этот импульс тока протекает справа налево. Спустя некоторый промежуток времени после начала импульса через встречно- параллельные вентили 8 и 11 отпи- рамтся очередные тиристоры 5 и 6 моста, и через них протекает очередной импульс тока по цепи 3-5-15-13- -30 и 31-12-14-6-3. В нагрузке 30 и 31 этот импульс тока протекает справа налево, т.е. совпадает по направлению с импульсом тока вентилей 8 и 11. По окончании этого импульса тока отпираются встречно-параллельные вентили 9 и 10, и через них в том же контуре, но в обратную сторону протекает импульс тока от частичного разряда конденсаторов 14 и 15 по цепи 15-9-3-10-14-12-30 и 31-13-15. Через нагрузку 30 и 31 этот импульс протекает слева направо, т.е. снова сменяется свое направление. Спустя некоторый промежуток времени после начала импульса через вентили 9 и 10 вновь отпираются очередные тиристоры 4 и 7, и через них протекает очередной импульс тока аналогично описанному, совпадая в нагрузке 30 и 31 по направлению с импульсом тока вентилей 9 и 10. Таким образом, при очередном отпирании тиристоров 4 и 7 или 5 и 6 через нагрузочный контур 30 и 31 протекает переменный ток,

создавая в нем падение напряжения, пропорциональное величине его эквивалентного сопротивления. Описанный р ежим имеет место при сопротивлении нагрузочного контура, не превышающего некоторой допустимой величины.

Если сопротивление контура нагрузки возрастает выше допустимой величины (что может иметь место, например, в конце плавки черных металлов в индукционных плавильных печах), происходит возрастание выходного напряжения на зажимах инвертора так же сверх допустимой величины, что приводит к снижению времени для восстановления управляемости тиристоров и к снижению надежности работы инвертора. Ограничение выходного напряжения инвертора достигается применением описанных депей, которые работают следующим образом. При возрастании амплитуды выходного напряжения инвертора выше уровня 0,5 от входного напряжения отпираются вентили 20 и 23 или 21 и 22 обеих цепей в зависимости от полярности выходного напряжения. При этом импульсы обратного тока из контура нагрузки в контур источника питания (в фильтровый конденсатор) протекают |по цепям 30,31-25-17-20-3-23-18-26- ;-30,31 или 30,31-21-24-16-3-18-27-22 -30,31. в результате напряжение на нагрузке ограничивается на уровне ниже допустимого, что сохраняет работоспособность инвертора даже в самых тяжелых режимах, когда индуктор пуст, а нагрузочный контур имеет максимальное сопротивление. Насыщающиеся реакторы 24-27 необходимы для поддержания выходного напряжения и выходной мощности инвертора на максимально допустимом уровне. При отсутствии в цепях насьщающихся реакторов амплитуда выходного напряСоставитель И. Жеребина Редактор Н. Марголина Техред А.Кравчук

Заказ 283/56Тираж 661

ВНИВДИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

„Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

жения инвертора снизилась бы до уровня 0,5 от выходного напряжения инвертора, что привело бы к снижению мощности инвертора в два раза по сравнению с допустимой.

Формулаизобретения

Последовательный резонансный инвертор, содержащий подключенные к входным зажимам через дроссели фильтра фильтровый конденсатор и тирис- торный мост с встречно-параллельно включенными вентилями, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные основные коммутирующие конденсатор и дроссель и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения выходного напряжения при расширенных пределах изменения параметров нагрузочного контура, он снабжен четьфьмя конденсаторами, обратными вентилями и насыщающимися реакторами, а также двумя дросселями и дополнительными коммутириющими : последовательно соединенными конденсатором и дросселем, причем цепь нагрузки включена в диагональ переменного тока между основными и дополнительными коммутирующими конденсаторами и дросселями, а каждый вьтод цепи нагрузки подключен к обкладкам фильтрового конденсатора через соответствующие цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных конденсатора, насыщающегося реактора и обратного вентиля, причем каждый крайний вентиль одной цепи и каждые крайние последовательно соединенные конденсатор ;и насыщающийся реактор другой цепи,под- , .ключенные к общей обкладке фильтрового

конденсатора, зашунтированы соот- 5 ветствующим введенным дросселем.

0

5

0

5

0

Корректор Л. Пилипенко

Подписное

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в индукционных нагревательных установках. Целью является Зф х я, ь я повьпиение надежности путем ограничения выходного напряжения при расширенных пределах изменения параметров нагрузочного контура. Устройство содержит мост на тиристорах 4-7 со встречными вентилями 8 - 11. В диагональ переменного тока моста включены коммутирующие конденсаторы 14 и 15 и дроссели 12 и 13 и нагрузка 30, Нагрузка 30 подключена к фильтровому конденсатору 3 через цепочки,сос- тояш;ие51из конденсаторов 16 - 19, обратных вентилей 20 - 23 и насьш1аю- щихся реакторов 24 - 27. Дополнительные дроссели 28 и 29 шунтируют соответственно элементы 20, 16, 24 и 19, 27, 23. При возрастании амплитуды выходного напряжения вьш1е уровня 0,5 от входного напряжения, отпираются вентили 20, 23 или 21, 22 обеих цепей в зависимости от полярности выходного напряжения. В результате напряжение на нагрузки ограничивается на уровне ниже допустимого, что сохраняет работоспособность инвертора в самых тяжелых режимах. 1 ил. tu/ J-o Зе 7 к j и « j, йй-- - М1(Л ю J ч1