Автономный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/523 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, может найти широкое применение в индукционно-тиристорных комплексах при литье алюминия в электромагнитный кристаллизатор и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 987765.

Цель изобретения - повышение КПД инвертора за счет снижения величины уравнительных токов.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема автономного инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы тока нагрузки in.

Автономный инвертор содержит подключенные к источнику 1 питания последовательные цепочки из входных дросселей 2-5 и встречно-параллельно соединенных тиристоров 6-9 и диодов 10-13. Коммутирующие LC-цепочки состоят из коммутирующих конденсаторов 14-17 и дросселей 18-21 и подключены к нагрузке 22.

Инвертор в квазиустановившемся режиме работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала на тиристор 6 коммутирующие конденсаторы 14 и 15, заряженные в начальный момент времени /о (фиг. 2) с полярностью, указанной на фиг. 1, перезаряжаются через коммутирующий дроссель 18, магнитосвязанный с коммутирующим дросселем 20, открытый тиристор 6, диод 13, дроссель 19, магнитосвязанный с дросселем 21, и нагрузку 22.

Рассматривают баланс напряжений на элементах контура перезаряда: 14, 18, 6, 13, 19, 15, 22 и 14, при отсутствии магнитной связи между дросселями 18 и 20, 19 и 21 соответственно. Индуктивность L и емкость С всех коммутирующих LC-цепочек считают одинаковыми и . Это упрощает дальнейщие выкладки, не нарушая общности рассуждений.

ty|4+fVlS fy|8-f ((1)

ИЛИ

2ty|4 2,8+t722,

где и - напряжение на соответствующем

элементе. При этом ,,. „

г/ 77 - 22jj нАи/04

U l8 b i4 - и а,-{/:

где /v - ТОК В нагрузке 22;

/ «-сопротивление нагрузки 22.

Одновременно для контура: 14, 18, 6, И, 20, 16 и 14, предположив, что диод 11 заперт, можно записать для напряжения на диоде 11

t/n(J 4-tyi6-f/18,

С учетом (2)

w -и

или

t/u f/i4-t/,6-,4+cyn,.-f;,6.

напряжение на диоде

339835

В этом случае диод 22 открыт и по контуру: 14, 18, 6, 11, 20, 20, 16 и 14, протекает, минуя нагрузку, паразитный уравнительный ток iy, приводящий к дополнительным поте- 5 рям энергии в паразитном контуре, что снижает КПД инвертора. При этом для паразитного контура справедливо

(7|4-O l6 t/|8+f/20 iy ZL,

где Z. - сопротивление коммутирующих 0дросселей 18 и 20 (для синусоидального тока Zj.:(ji)(Li8-|-L2o), где со - резонансная частота схемы) .

Отсюда величина уравнительного (паразит- 2 ного) тока

; lf и 41/|6 ,..„,. 4

ij(t) -/-7-,--, sinwif .

Wl(Ll8-f/-.20)

(6)

ГсВведение магнитной связи между коммутирующими дросселями 18 и 20 (19 и 21) соответственно при согласном их включении создает дополнительное запирающее диод 11 напряжение на дросселе 20:

;7,, ty,4-L ,6-f/i8-t;2o,(7)

так как

(.

где М - взаимная индуктивность дросселей 18 и 20. С учетом (2)

(У,, (;,,8-(У20

и диод 11 открыт () при

2 L/ 6+i/2o)

35 i«

т. е. паразитный контур образуется при большем значении сопротивления нагрузки, что существенно расширяет нагрузочный диапазон инвертора. Если все же диод 11 откры- 40 вается, для контура 14, 18, 6, 11, 20, 16 и 14, магнитосвязанного с контуром: 14, 18, 6, 13, 19, 15, 22 и 14, справедливо

t/,4-ty l6(7|8+fy20 2„,

- уравнительный ток паразитного контура.

Z co(L,8+i2o+2/M)

50

или

i (,t,

-CL)2(Ll8+/-20 + 2M)

где , -,7.- -;

yf(2L -2JiA

сравнение амплитуды A этого тока с амплитудой тока паразитного контура без магнитной связи показывает, что амплитуда в этом случае меньше

3

UM

Uj6

coiCLia- - ) UK - Uie

aCbis+Lao+S-M)

gJaCL+M)(ГЬ+ЮУЕс

cOt LL.- /cC L+MJ

+ T 1, так как .

Аналогичные процессы происходят в паразитных контурах: 17, 21, 8, 13, 19, 15 и 17;

1339835

16, 20, 7, 10, 18, 14 и 16; 15, 19, 9, 12, 21, 17 и 15 соответственно.

Формула изобретения Автономный инвертор по авт. св. № 987765, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения величины уравнительных токов, дроссели коммутирующих /,С-цепочек, подключенные через коммутирующие конденсаторы к одному выходному выводу, выполнены попарно магнито- связанными, причем один дроссель присоединен к своему коммутирующему конденсатору начальным, а второй дроссель - концевым выводом.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти широкое применение в установках питания токами высокой частоты электромагнитных кристаллизаторов. Целью является повышение КПД инвертора. Устройство содержит тиристоры 6-9 с обратными диодами 10-13. Коммутирующие конденсаторы 14-17 соединены с коммутирующими дросселями 18-21 и нагрузкой 22. Дроссели 18-21 попарно магнитосвязаны. Благодаря введению взаимоиндукции между нагрузочным (полезным) и внутренним (паразитным) контурами инвертора увеличивается индуктивное сопротивление паразитного контура, уменьшается уравнительный ток, увеличиваются ток нагрузки и выходная мощность инвертора. 2 ил. оо со со 00 СА5 СП

Фиг.2