Последовательный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в ультразвуковых технологияески: установках и в установках индукционного нагрева.

Цепь изобретения - повышение надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление, и улучшение массогаба- ритных показателей.

На фиг. 1 представлена принципиалная схема двухячейкового полумостового последовательного инвертора; на фиг. 2 - эпюры токов через тиристоры i и тока нагрузки i, импульсы управления тиристорами „ , напряжение на коммутирующем дросселе от тока через тиристор U, ; напряжение взаимоиндукции на коммутирующем дросселе от прохождения тока через коммутирующий дроссель другого плеча той же ячейки U, , напряжение взаимоиндукции на коммутирующем дросселе от прохождения тока через коммутирующие дроссели соседней ячейки U,напряжение на тиристоре и, общее напряжение на

коммутирующих дросселях на фиг. 3 и 4 - варианты включения коммутирующих дросселей.

Двухячейковый последовател.ьный инвертор (фиг. 1) содержит тиристоры 1-4, коммутирующие дросели 5-8, маг- нитосвязанные между собой, включенные последовательно в цепь тиристоров каждого плеча полумоста, нагрузку 9, подключенную к вторичной обмотке 10 трансформатора 11, первичные обмотки 12-15 которого подключены общими точками к выводам соответствующих кЬммутирующих конденсаторов 16 и 17, общая точка которых подключена к средней точке фильтро вых конденсаторов 18 и. 19, включенных последовательно между входными выводами инвертора.

Инвертор в установившемся режиме работает следующим образом.

При работе инвертора тиристоры включаются в соответствии с их нумерацией. После поступления управляющего импульса через тиристор протекает полуволна тока и через полуволны тока через тиристор отпирается очередной тиристор, формирующий полуволну тока противоположной полярности в нагрузке. За счет включения тиристоров через половину полуволны

10

15

20

324892

тока тиристоров, формирующих разные полярности на нагрузке, происходит не только уменьшение выходной мощности, но и появляется возможность увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление за счет магнитной связи между всеми коммутирующими инруктивностями.

Работу инвертора и влияние магнитной связи между коммутирующими индук- тивностями на время, предоставляемое тиристорам на восстановление, поясняют кривые фиг. 2, построенные для чисто активной нагрузки.

Предположим, что в момент времени tg поступает импульс управления на включение тиристора 1, последний отпирается под действием остаточного напряжения коммутирующего конденсатора 16, полярность которого показана на фиг. 1, а ток протекает по цепи: конденсатор 16 - конденсатор 18 - коммутирующий дроссель 5 - тиристор 1 - первичная обмотка трансформатора 12 - ко нденсатор 16.

Во время протекания полуволны тока через тиристор 1 из-за перезаряда конденсатора 16 обратное напряжение на тиристоре 3 другого плеча полумоста той же ячейки будет нарастать в сторону положительного напряжения, но за счет магнитной связи коммутирующего дросселя 7 с коммутирующими дросселями 5 и 8 в обмотке дросселя , 7 будут индуцироваться добавочные отрицательные напряжения U, и цепь запертого тиристора 3 (фиг. 2). Это будет препятствовать дальнейшему изменению обратного напряжения на тиристоре 3 в сторону прямого напряжения, тем самым увеличивая длительность приложения обратного напряжения, необходимого для восстановления управляемости тиристора 3, т.е. переход обратного напряжения к прямому напряжению через нулевую линию на

25

30

35

40

45

тиристоре 3 вместо момента t, (штри- хокой линией на фиг. 2 обозначена и - кривая напряжения тиристора 3 без магнитной связи) будет происходить в момент t, (сплошной линией на фиг. 2 обозначено UT - напряжение на тиристоре 3 с магнитной связью). При этом длительность приложения обратного напряжения к тиристору 3 увеличится на ,.

В момент времени tj, т.е. через половину полуволны тока через тиристор 1 отпирается очередной тиристор 2 и формирует ток по цепи: конденсатор 17 - конденсатор I8 - дроссель 6 - тиристор 2 - обмотка 13 - конденсатор 17. Во время протекания полуволны тока через тиристор 2 из-за перезаряда конденсатора 17 обратное напряжение на тиристоре 4 другого плеча полумоста той же ячейки будет нарастать в сторону прямого напряжения, но за счет встречной магнитной связи дросселя 8 с дросселем 5 и согласной с дросселем 6 в дросселе 8

будет индуцироваться добавочное отри- 5 ных параметрах первичных обмоток

цательное напряжение в цепь запертого тиристора 4, что будет препятствовать дальнейшему изменению обратного напряжения на тиристоре 4 в сторону прямого напряжения, тем самым увеличивая длительность приложения обратного напряжения на At.

В момент времени t., т.е. через половину полуволны тока через тирис- ITOP 2, отпирается тиристор 3, образуя контур для формирования полуволны тока по цепи: элементы 16 - 14 - 3-7-19-16. Так как дроссели 6 и 7 магнитосвязаны с дросселем 5 и вторая половина полупериода тока через тиристор 2 совпадает по времени с первой половиной полупериода тока через тиристор 3, то за счет отрицательного напряжения взаимоиндукции на дросселе 5 длительность приложения обратного напряжения к тиристору 1 также увеличится на ut.

Через половину полуволны тока через тиристор 3 в момент времени tj. отпирается тиристор 4, образуя контур для формирования полуволны тока по цепи: элементы 17 - 15 - 4 - 8 - 19 - 17, При этом обратное напряжение, приложенное к тиристору 2, должно нарастать в сторону прямого напряжения, но за счет взаимоиндукции между дросселями 7 и 8 и дросселем 6 во второй половине полупериода тока через тиристор 3 в дросселе 6 появится напряжение взаимоиндукции, которое скомпенсирует уменьшение величины обратного напряжения в сторону положительного напряжения, за счет чего увеличится время, предоставляемое тиристору 2, на лс. В момент времени t отпирается ти20

30

трансформаторов,т.е. при соответст щих значенияхиндуктивностей обмот выходного трансформатора, возможн использование первичных обмоток т трансформатора вместо коммутирующ дросселей, так как порядок магнит связи между первичными обмотками сохраняется.

25 Формула изобретени

Последовательный инвертор, сод жащий четное количество полумосто ячеек, каждое плечо которых состо из последовательно соединенных ко тирующего дросселя, тиристора и первичной обмотки выходного транс форматора, подключенной к коммути щему конденсатору, соединенному с общей точкой двух конденсаторов фильтра, а также блок управления, который выполнен обеспечивающим п дачу отпирающих импульсов на тири торы, формирующие полуволну выход ного напряжения одной полярности период пропускания полуволны тока тиристорами, формирующими полувол выходного напряжения другой поляр ти, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности счет увеличения времени, предостав ляемого тиристорам на восстановлен и улучшения массогабаритных показа лей, все коммутирующие дроссели магнитосвязаны между собой, причем магнитосвязаны согласно дроссели тирирторов, формирующих полуволну выходного напряжения одной полярно ти, и магнитосвязаны встречно дрос сели тиристоров, формирующих полуволны выходных напряжений различны полярностей.

35

40

45

50

55

ристор 1 , и процесс в инверторе пов - торяется.

На фиг. 3 приведен последовательный двухячейковый мостовой инвертор с раздельными коммутирующими емкостями.

На фиг. 4 приведен вариант подключения коммутирующих индуктивнос- тей для последовательного полумостового инвертора при последовательном включении полумостов относительно источника питания.

Во всех трех схемах при определен

трансформаторов,т.е. при соответствующих значенияхиндуктивностей обмоток выходного трансформатора, возможно использование первичных обмоток т ; ::г трансформатора вместо коммутирующих дросселей, так как порядок магнитной связи между первичными обмотками сохраняется.

25 Формула изобретения

Последовательный инвертор, содержащий четное количество полумостовых ячеек, каждое плечо которых состоит из последовательно соединенных коммутирующего дросселя, тиристора и первичной обмотки выходного трансформатора, подключенной к коммутирующему конденсатору, соединенному с общей точкой двух конденсаторов фильтра, а также блок управления, который выполнен обеспечивающим подачу отпирающих импульсов на тиристоры, формирующие полуволну выходного напряжения одной полярности в период пропускания полуволны тока тиристорами, формирующими полуволну выходного напряжения другой полярности, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление, и улучшения массогабаритных показателей, все коммутирующие дроссели магнитосвязаны между собой, причем магнитосвязаны согласно дроссели тирирторов, формирующих полуволну выходного напряжения одной полярности, и магнитосвязаны встречно дроссели тиристоров, формирующих полуволны выходных напряжений различных полярностей.

ДАЛА

I fl я n n n я n n

« tl t, tg

XI

/n

LXLx

/ПXI

IX

чГчГ

Ur

«

ч-Гг/

«j

lUi

J

J LnJUl

«I..J

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в ультразвуковых установках и в установках индукционного нагрева. Целью является повышение надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление и улучшение массогабарит- ных показателей. Устр-во содержит четное число ячеек, состоящих из тиристоров I-4 с коммутирующими дросселями 5-8 и выходным трансформатором 11. Блок управления обеспечивает подачу отпирающих импульсов на тиристоры, формирующие полуврлну выходного напряжения одной полярности, в период пропускания полуволны тока тиристорами, формирующими полуволну выходного напряжения другой полярности. Дроссели 5-8 магнитосвязаны между собой. При протекании тока, например, через тиристор 2 обратное напряжение на тиристоре 4 будет нарастать в сторону прямого напряжения, но за счет встречной магнитной связи дросселя 8 с дросселем 5 и согласной с дросселем 8 будет индуцироваться добавочное отрицательное напряжение в цепь запертого тиристора 4, увеличивая длительность приложения обратного напряжения. 4 кл. W со 00 ND 4 ОО СО

Редактор В. Данко

Составитель И. Жеребина

Техред В.Кадар Корректор В. Г 1рняк

Заказ 3845/53 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ 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