Последовательный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного тока в импульсньгй с помощью тиристор- ных инверторов с последовательной коммутацией и может быть использовано в качестве основного узла источников питания для дуговой сварки,,плаз- менно-дуговой резки, электронно-лучевой сварки в любой отрасли народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение выходной мощности и повьш1ение надежности за счет постоянства величины напряжений на элементах инвертора в режимах от холостого хода до короткого замыкания.

На фиг.1 представлена схема инвер- ,тора; на фиг.2 - диаграммы: Uj - напря10

15

на величине Е напряжения источника 16 (фиг.2), величина напряжения U (в момент времени t на обмотке 4 дросселя равна 2Е (фиг.2). В момент времени t (фиг.2) процесс перезарядна заканчивается, алгебраическая сумма напряжений на обмотках 4 дросселя и 5 трансформатора равна Е, что и определяет конечную величину напряжения на конденсаторах 6 (в первой ячейке - Е, во второй ячейке - ЗЕ). Рабочий такт закончен, трансформатор перемагничивается, возвращаясь к своему первоначальному магнитному состоянию tj (отрицательное напряжение на обмотках 5 и 13 (фиг.2). В момент времени t (фиг.2) включается тиристор 3 ячейки 2; величины и формы напжение на тиристоре первой ячейки; 20 Ряжений U, , U, U5- и тока i соответствуют фиг.2, отличие заключается том, что ,обмотка 14 трансформатора нагружена на источник 15 через диод 7; алгебраическая сумма напряжений на обмотках 12 и 14 при открытом вентиле 10 не может превысить величину Е (напряжение источника 16).

ij - ток., проходящий через тиристор, дроссель и трансформатор первой ячейки; и - напряжение на обмотках дросселей первой ячейки; IJ. - напряжение на обмотках трансформатора первой ячейки.

Последовательный инвертор содержит две ячейки 1 и 2-(фиг.1), в каждой из которых последовательно включены тиристор 3, первичная обмотка 4 дросселя и первичная обмотка 5 трансформатора, зашунтированные конденсатором 6, диоды 7. и 8 рекуперации, обратные вентили (диоды) 9 и 10, вторичные обмотки 11 и 12 дросселей, вторые первичные обмотки 13 и 14 трансформаторов, источники 15 и 16 питания, блок 17 управления.

Инвертор работает следующим образом.

Режим холостого хода (вторичные обмотки трансформаторов разомкнуты). При поступлении запускающего импульса от блока 17 управления на тиристор 3 ячейки 1 в момент времени t (фиг.2) тиристор 3 включается, напряжение U на нем падает практически до нуля, происходит колебательный перезаряд конденсаторов 6 ячеек 1 и 2. Через

тиристор 3 и первичную обмотку 4дрос- отличную от нуля и меньше Е. селя и обмотку 5 трансформатора протекает ток iy (фиг.2). Несмотря на то, что у трансформатора втори,чная обмотка разомкнута (не показана), он

Величина его не изменяется в течение действия импульсного тока из-за наличия на выходе емкостного фильтра. Тока во второй первичной обмотке 13 нагружен через обмотку 13 на источник gg трансформатора и вторичной обмотке 11 16 питания через диод 8. Поскольку дросселя нет, так как напряжение на коэффициент трансформации в данном обмотке 13 трансформатора меньще Е случае равен единице, то величина и диод 8 заперт. Подобное состояние напряжения Ur на обмотке 5 будет ран- схемы сохраняется до момента времени

5

на величине Е напряжения источника 16 (фиг.2), величина напряжения U (в момент времени t на обмотке 4 дросселя равна 2Е (фиг.2). В момент времени t (фиг.2) процесс перезарядна заканчивается, алгебраическая сумма напряжений на обмотках 4 дросселя и 5 трансформатора равна Е, что и определяет конечную величину напряжения на конденсаторах 6 (в первой ячейке - Е, во второй ячейке - ЗЕ). Рабочий такт закончен, трансформатор перемагничивается, возвращаясь к своему первоначальному магнитному состоянию tj (отрицательное напряжение на обмотках 5 и 13 (фиг.2). В момент времени t (фиг.2) включается тиристор 3 ячейки 2; величины и формы напРяжений U, , U, U5- и тока i соответ

ствуют фиг.2, отличие заключается том, что ,обмотка 14 трансформатора нагружена на источник 15 через диод 7; алгебраическая сумма напряжений на обмотках 12 и 14 при открытом вентиле 10 не может превысить величину Е (напряжение источника 16).

В режиме короткого замыкания (вторичные обмотки трансформаторов замкнуты накоротко) порядок работы элементов предлагаемой схемы ничем не отличается от порядка работы известной схемы, отличаясь только тем, что величина тока короткого замыкания увеличивается количественно, примерно в три раза.

Рассмотрим работу схемы (фиг.1) в промежуточном режиме, когда нагрузка занимает по величине среднее значение между нулем и бесконечностью, фильтр емкостной.

В момент времени t (фиг.2) включается тиристор 3 ячейки 1, происхо- дит колебательный процесс перезаряда конденсатора 6 ячейки 1. Через тиристор 3, первичную обмотку 4 дросселя и обмотку 5 трансформатора протекает ток 5- напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет вели

3136

Cg, при котором алгебраическая сумма напряжений на обмотках 11 и 13 становится равной Е, вентиль 9 открывается и запас магнитной энергии дросселя порождает ток в цепи обмоток 13 и 11, вентиле 9, источнике 15. Ток в цепи обмоток 4 и 5 и тиристоре 3 прекращается. Роль первичной обмотки трансформатора теперь выполняет обмотка 13, ток продолжает поступать в нагрузку того же направления. В

момент времени t ток прекращается, трансформатор перемагничивается до момента времени tg.

Форм у ла изобретения

Последовательный инвертор, содержащий две ячейки, соединенные последовательно, состоящие, каждая из последовательно соединенных тиристора и первичной обмотки дросселя, зашун- тированной конденсатором, и подклю-. ченные первая - к положительному выводу первого источника питания, а вторая - к отрицательному выводу второго источника питания, соединенного согласно-Тюследовательно с первым ис0

5

точником питания, два диода рекуперации, одними соответствующими электродами подключенные к упомянутым выводам источников, соединенным с двумя обратными вентилями, последовательно с которыми включены вторичные обмотки соответствующих дросселей, а также выходной трансформатор и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности и повышения надежности за счет постоянства величины напряжений на элементах инвертора в режимах от холостого хода до короткого замыкания, в него введен второй выходной трансформатор, причем два трансформа- .тора выполнены с двумя первичными обмотками, каждая из которых последовательно-согласно соединена соответственно с первичной и вторичной обмотками дросселей,при этом вторые первичные обмотки трансформаторов соединены между собой и с точкой 5 соединения источников питания, а диоды рекуперации подключены к точкам соединения вторых первичных обмоток трансформаторов с вторичными обмотками дросселей.

0

ii ti tx tilt

1 I I

7

Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного тока в импульсный и м.б. использовано в качестве основного узла источников питания для дуговой сварки, плаз- менно-дуговой резки, электронно-лучевой сварки в любой отрасли народного хозяйства. Целью изобретения является повышение выходной мощности инвертора и повьшение надежности за счет постоянства величины напряжений на элементах инвертора в режимах от холостого хода до короткого замыкания. Устр-во содержит две ячейки 1 и 2, соединенные последовательно, состоящие каждая из последовательно соединенных тиристоров 3, первичных обмоток дросселей 4 и первых первичных обмоток 5 трансформаторов, зашунти- рованных конденсатором 6. Два диода рекуперации 7 и 8 подключены к выводам источников 15 и 16. Последовательно обратными вентилями 9 и 10 включены вторичные обмотки дросселей 11 и 12 и вторые первичные обмотки 13, 14 тр-ров. 2 ил. § (Л 00 05 со о со 1д ФигЛ

Редактор Й.Сегляник

Составитель И.Жеребина Техред Л.Сердюкова

Заказ 6375/50Тираж 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

fPu8. 2Корректор О.Кравцова