Последовательный инвертор Советский патент 1993 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к устройствам длл преобразования постоянного тока в импульсный и может быть использовано в качестве источников питания для дуговой сварки и плазменно-дугооой резки.

Целью изобретения является повышение выходной мощности в цепь нагрузки и надежности.

На фиг, Т изображена электрическая схема последовательного инвертора; нз фиг. 2 - временные диаграммы токов I м напряжений U на элеме нтах схемы; а - напряжения на тириеторе ячейки в режиме холостого хода; б - тока, проходящего через первичную обмотку трансформатора в ре- жиме холостого хода; в - напряжения на первичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода; г - напряжения на тиристоре ячейки в режиме коротксго.замк- кания; д - напряжения на первичной обмотке трансформатора в режиме короткого замыкания; е - трка на выходных клеммах инвертора в режиме короткого замь(кания; ж - напряжения на дополнительном конденсаторе в режиме холостого хода,

Инвертор содержит четное число ячеек 1 и 2, соединенных между собой последовательно-параллельно, первая из которых подключена к положительному зыводу источника 3 питания ив каждую из которых входят параллельно соединенные тиристор 4 и конденсатор 5, обратные вентили G и 7 по числу ячеек, два последовательно согласно соединенных диода 8 и 9 рекуперации, Диод 8 ре(уперации катодом подключен к положительному Выводу источника 3 ni/iTa- ния.

Кроме того, инвертор содержит дроссели 10 и 11. трансформатор Т2, блок упраэле- ния 13. трансформатор 14, дополнительные конденсаторы Т5 и .16, разделительные диоды 17 и 18. При этом дроссели tO м И выполнены бднообмоточными, а трансфор- мйторы 12 и 14 трехобмоточными. Первм1 - ныё обмотки 19 и 20 соответственио трансформаторов 12 и 14 включены после- довэтельно с тиристором 4 каждой ячейки 1 и 2 соответственно, дополнительные обмотки 21 и 22 соответственно каждого трансформатора 1-2 и 14 включены последовательно согпасно с соотеетствующими об- ратнь)М1/з вентилями 6 и 7, причем анод вентиля 6 подключен к отрицательному выводу источника 3 питания и общая точка обмоток 21 и 22 трансформаторов 12 и 14 подключена к общей точке диодов 8 и 9 рекуперации, параллельно которым вкпюче- иы дополнительные конденсаторы 15 и 16, а вторичныеобмотки 23 и 24 соответственно трансформаторов 12 и 14 через соответству0

5

0

6

0

5

0

0

5

ющие дроссели 10 и 11 и диоды 17 и 18 подключены к выходным выводам 25 и 26 инвертора.

Работа предлагаемого инвертора осу- щестсляется следующим образом. Режим работы - холостой ход (сопротивление нагрузки равно бесконечности),

Величи-ка напряжения на конденсаторе 5 (ячейка 1) равна

и,

3

г,це Us Величина напряжения источника 3;

Wi9 - число виткое первичной обмотки Трансформатора 12;

NZV число витков обмотки рекуперации трансформатора 12.

Такое же по аеличмне напряжение приложено к тиристору 4 первой ячейки. В момент времени ti (фиг, 2а) от блока управления 13 на тиристор 4 поступает импульс управления, напряжение на тиристоре падает до нуля (фит, 2а), к первичной обмотке 19трансформ.дтора 12 (ячейка 1) прикладывается напряжение Ui9 (фиг. 2в), в момент - времени 12 сердечник трансформатора 12 (фиг. 1) насыщается и начинается колебательный разряд конденсатора 5 (ячейка 1) через 4 и остаточную индуктивность первичной .обмотки 19, тока приведена на фиг, 26.

В момент времени ta напряжение на индукт1 5В остм пврзичной обмоткм 19 становится равным . а ток через нее (фиг, 26) достигает максимума. Напряжение на конденсаторе .16 (фиг. 2ж) до момента t3 равно величине напряжения источника 3 с поляриостью, показанной иа фиг, 1, Напряжение на обмотках 19 и 21 меняет знак, вентиль 7 открывается и обмотка 21 нагружается на источник 3 и конденсатор 16; напряжения источника 3 и конденсатора 16 равны по величине м встречно направлены. Так как обмотки 19 и 21 магнитосвязаны, начинается переход тока из обмотки 19 в обмотку 21, при этом ток обмотки 19 уменьшается до нуля к моменту времени t4. конденсатор 16 разряжается до нуля (фиг, 2ж), ток рекуперацим замыкается до цепи; обмотка 21. вент иль 7, источник 3, диод 9, Ток спадает по линейному закону, электромагнитная анергия возвращается в источник 3, напряжение на первичной обмотке 19 (фиг, 2й), конденсаторе 5 остаются постоянными,, к тиристору 4 прикладывается небольшое обратное напряжение в течение всего интервала рекуперации энергии. В момент времени ti (фиг. 2а) рекуперация закаичивается, напряжение на обмотке 19 (фиг. 1) становится равным нулю. Обратное напряжение на тиристоре 4 скачком возрастает до напряжения на конденсаторе 5 (фиг, 2а) и остается постоянным по величине до мо- мента включения тиристора 4 второй ячейки: форма его изменения показана на фиг. 2а после момента времени te.

Порядок работы ячейки 2 в режиме холостого хода не отличается от порядка рабо- ты первой ячейки в силу cим 4eтpим схемы.

Рассмотрим порядок работы инверторов в режиме короткого замьжаниз. В момент времени ti включается тиристор 4 {ячейка 1), напряжение конденсатора 5 при- клад ывается к первичной обмотке 19 трансформатора 12, форма напряжения Dig приведена на фиг. 2д.

Ток переичной обмотки 19 повторяет приведенную форму тока (фиг. 2е} вторич- ной обмотки 23. Ток вторичной обмотки протекает через дроссель 10, диод 17. Колебательный peжv1м перезаряда конденсатора 5 определяется приведенным значением индуктивности дросселя 10. В момент времени t3 (фиг. 2г) напряжения на обмотках 19, 21, 23 трансформатора 12 меняют знак и достигают однозначного кратного уровня, соответствующего открытию вентиля 7 при достижении величины напряжения на обмотке 21, разного величине напряжения источника .питания 3.

Ток первичной обмотки 19 трансформатора 12 прекращается. Энергия, накопленная в дросселе 10. рекуперируется в источник 3 по цепи; обмотка 21, вентиль 7, источник 3, диод 9. Токи циркулируют только в цепях обмоток 23 и 21, спадают по

Фор мула изобретения

Последовательный инвертор, содержащий чётное число ячеек, соединенных попарно последовательно и подключенных к соответствующим входным выводам, каж- дал из которых состоит из последовательно соединенных тиристора и первичной обмот- ки соответствующего электромагнитного элемента, зашунтирозанных конденсато- рои. а дополнительные обмотхи указанных электромагнитных элементов каждой пары ячеек соединены согласно последовательно и через соответстаующую пару обратных вентилей подключены к входным выводам, соединенным с двумя последовательно включенными диодами рекуперации, точка

линейному закону до моме.нга врзменм tS (фиг. 2г). Напрйжемия из о5мот-а. стансвят- ся равными нулю, на тиристоре 4 появляется обратное напряжение, равное по величине напряжению на конденсаторе 5 и

,, Wio равное из тт;- . Так как сумма напряжении

Wo 1

на конденсаторах 5 ячеек первой и второй должка быть равна напряжению источника 3, то прямое напряжение на тиристоре 4

ячейки второй равно Уз (1

Wl9. 1Л/21

Величины напряжений на тиристорах схемы всегда постоянны по величине как в режиме короткого 5змык;;ния, так и в режиме холостого хода и равны - прямое напряЧ ю

жение УЗ (1 + --- сбратное напряжение Д, т1

п Wio

W2T

В нагрузку (к клеммам 25 г-:- 26) поступает полный ток перезаряда к ондеисаторов инвертора, а также ток рекупер.ации.

Изобретение позсоляот при тех выходных частотах повысить вы.ходную мощность в 3-3.5 разз при проч-их равных услоп.м.чх, регул11рог1ач1Г5 выходной мощности МС.ЖКО. ОСущеСТЗЛЯТг. Ч5СГОТНЫМ

способом, либо путем под1 5згиичивания сердечнихоЕ трэнсформгторРГ) ns-tJcrosHnwM током (увеличен - е. тока холостого хода, не трансформируемого в KSfpy icy).

(56) Ааторское спидетельг.тво СССР № 1011016, кп. Н 02 М 7/51ь. |У80. Авторское свидетельство СССР . кл. Н 02 М , 1983,

соединения которых подкл С)Чйиз к точкам соединения указанных дополмитольиых обмоток, а также дополнительный злектромаг- к«тный элемент и блок упрйелек ля, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности путам трансформации ПО.ПНОГО тока переглрлд г/снденсзторов в цепь нагрузки м ПОЕЫШЙНИЙ мйдсжности, он снабжен двумя дополнительными конденсаторами и разделительны , дкодзми, в качестве дополнительного э. зектромзгнитного элемента использозанм дроссели, s а каче- cvse электромагнитных эпемеитоа ячеек - трансформаторы, зторичн я обмотк каждого из которых через соотвбяствующий дроссель и разделительный диод подключена к выходным выЕодаг-,

Изобретение относится к устройствам ДГ1Я пре- -образования постоянного тока в импульсный и может быть использовано в качестве источников питания для дуговой и плазменнодугозой резки. Целью является повышение выходкой мощности и надежности Устройство содержит четное число ячеек, каждая т которых состоит из Ti-iDticiopa 4, конденсаторов 5 i перзичмь х обмоток 9, 20 траисформзгсрсв (т) 12. И. Допо.пиительные об- котки 21.22 1 12, 14 соединены согласно последовательно t-; .1ог;.л. к входным выводам через обратные В ЗнтинИ 6, 7. Точка соединения обмоток 21,22 под сП Очена к цвул ,цмодам ps c /nerisum В, Э и конденсатора л 15, 1& обмотга- 23, 24 через дроссе.пи 10,11 и р,здепительные диоды 17, 18 подключены к нагрузке. Ве.пичины нзпр,9)кений на тиристорах 4 всегда постоянны по зе.пичине как в режиме короткого замыкания, TSK ii s режиме .холостого хода. В нагрузк) пос-уп-ет попньй ток перезаряда конденсаюрса Tdt pe cy epaции. 2 ил. ,1 UTT . Г fi- . л f. т I Ь- i 1.0 I vi--V Ь / °-т Й4 Ш .Сй ы ф &s и kf