Высоковольтный инвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M7/523 

3

JO

4

4

.-л-ь

Изобретение относится к прерб- разоват.ельной технике и может применяться в источниках питания повышенной частоты различных электротехнологических установок. Цель изобретения - повышение КПД и расширение диапазона регулирования. Устройство содержит последовательную цепь из дросселей 1-4 и конденсаторов 5-8, чередующихся с тиристорами 9-12, шунтированными обратными диодами 1316.Аноды тиристоров через дроссели 17,19, 21, 23 связаны с положительным входным выводом, а катоды через дроссели .18, 20, 22, 24 - с отрицательным. Импульсы от блока управления поступают поочередно на группу четных 10, 12 и нечетных 9, 11 тиристоров. Для формирования выходного тока исчользуется как прямой, так и обратный перезаряд конденсаторов. 3 ил. i W

сриг./

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях повышеной частоты для электротермии и элекгротехнологии. . .

Целью является повьшение КПД и р асширение диапазона регулирования.

На фиг. 1 приведена,схема высоковольтного инвертора; на фиг. 2 - то же, пример вьтолнения-, на фиг. 3 - временные диаграммы токов и напряжений в них.

Высоковольтный инвертор (фиг. 1) содержит подключенную к выходным вы- водам последовательную цепь из коммутирующих Дросселей 1-4 и конденсаторов 5-8, чередующихся с вентильными парамиS, образованными тиристорами 9-12 и обратны диодами 13-16, при- чем аноды тиристоров связаны с положительным, катоды - с отрицательным входными выводами через фильтрующие дроссели Четные вентильные пары 10, 14 и 12, 16 включены в поС - ледовательную цепь встречно нечетным парам 9, 13 и 11, 15. Блок управлени на фиг, 1 не показан.

В момент t- диоды выключаются, к

Iторы восстанавливают свою управляе-

В примере вьтолнения высоковольт- ,,зд мость. ного инвертора (фиг. 2) коммутирующие дроссели соединены друг с другом и с одним из выходных вьшодов (в этом случае дроссели могут быть выполнены в виде единой конструкции - дросселя с индуктивностью, равной сумме индуктивностей дросселей 1-4).

Высоковольтный инвертор работает следующим образом с.

Импульсы от блока управления пос35

40

тиристорам 10 и 12 прикладывается прямое напряжение, равное сумме напряжений на конденсаторах, коммутирующих дросселях и нагрузке. При эт конденсаторы восполняют энергию, затраченную при перезаряде в нагрузке, за счет токов дросселей и напряжение на них имеет полярность, показанную на фиг. 1.

тупают поочередно на группы нечетных и четных тиристоров Посде подачи первого импульса на тиристоры нечетной группы 9 и 11 вместе с медленным

В моме«т t включаются тиристоры

10 и 12 и за счет обратного перезаряда конденсаторов по цепи 8-4-9-1- 5-10-2-6-11-3-7-12 - нагрузка начинанарастанием токов в дросселях 17, 18, j ется формирование другой полуволны

21 и 22 через дроссели 19 и 24 заряжа- тока нагрузки. При этом процессы в

ются конденсаторы 5 и 8, а через дрос- схеме аналогичны процессам при форсели 23 и 20 - конденсаторы 7 и 6.

При поступлении от блока управления

импульсов на тиристоры четной группы

10 и 12 конденсаторы 5-8, предвари50

мировании первой полуволны тока. Б момент t(j включаются тиристоры 9 и t1 и ток начинают проводить диоды 13 и 15. В момент t последние выключаются и включенными остаются тиристоры 10 и 12, через которые током дросселей дозаряжаются конденсаторы 5-8.

тельно заряженные напряжением полярности, показанной на фиг. 1, перезаря - жаются по контуру 8-4-9-1-5-10-2-6- 11-3-7-12 - нагрузка. Ранее включенные тиристоры 9 и 11 вьпспючаются, пос- ле чего ток перезаряда проходит через диоды 13 и 15, при этом-тиристоры 9 И 11 восстанавливаются. После

выключения диодов 13 и 15 конеденса- торы 5-8 заряжаются напряжением обратной полярности - токами дросселей 17, 22, 21 и 18, при этом токи в дросселях 19, 20, 23 и 24 медленно нарастают. При поступлении управляющих им-, пульсов на тиристоры 9 и 11 цикл пере- заряда начинается снова и через несколько периодов токи и напряжения в схеме нарастают до установившегося значения.

Временные диаграгимы токов и напряжений в установившемся режиме, показаны на фиг . 3,

В момент tb, когда проводят ток тиристоры 10 и 12, поступают управляющие импульсы на тиристоры 9 и 11 и происходит разряд предварительно заряженных ковденсаторов по цепи 12-7-3- 11-6-2-10-5-1-9-4-8 - нагрузка.

В момент t, включаются тиристоры 10 и 12 и диоды 14 и 16. Интервал времени t,-t, в течение которого через диоды 14 и 16 протекает полуволна тока, к тиристорам 10 и 12 приложено обратное напряжение, равное прямому падению-напряжения на диодах, и тйрисВ момент t- диоды выключаются, к

ть.

мость.

тиристорам 10 и 12 прикладывается прямое напряжение, равное сумме напряжений на конденсаторах, коммутирующих дросселях и нагрузке. При этом конденсаторы восполняют энергию, затраченную при перезаряде в нагрузке, за счет токов дросселей и напряжение на них имеет полярность, показанную на фиг. 1.

В моме«т t включаются тиристоры

мировании первой полуволны тока. Б момент t(j включаются тиристоры 9 и t1 и ток начинают проводить диоды 13 и 15. В момент t последние выключаются и включенными остаются тиристоры 10 и 12, через которые током дросселей дозаряжаются конденсаторы 5-8.

В момент tg вновь поступают импульсы на нечетные тиристоры и начинается следующий цикл работы инвертора .

Таким образом, для формирования выходного тока используется как прямой, так и обратный перезаряд коммутирующих конденсаторов. Поскольку коммутация тиристоров обеспечивается не второй, а первой полуволной тока коммутирующего контура, инвертор работоспособен при больших величинах затуханий (не 0,8-1 как в известных схемах, а 1,2-1,6), что позволяет получить на выходе большее.напряжение.

Инвертор имеет более высокий КПД при работе на длинньш фидер питания нагрузки. Использование инвертора, изображенного на фиг. 2, кроме упрощения конструкции, позволяет частично или полностью заменить коммутирукг дроссели индуктивностью фидера.Предлагаемый высоковольтный инвертор при работе на резонансную нагрузку (индуктор с компенсирующей батареей конденсаторов) имеет более широкий диапазон регулирования.

Йоскольку в спектре выходного тока .отсутствует вторая и другие четные гармоники, возможно снижение частоты без возникновения кратных резо- нансов на 30-40%, что расширяет диапазон регулирования мощности. Увели- ченньм диапазон изменения частоты позволяет использовать данный инвертор для питания группы резонансных нагру«ъ

зок, настроенных на различные частоты с поочередной настройкой на резонанс в каждой из них, а также расширяет функциональные возможности источника питания.

Формула изоб.ретения

Высоковольтный инвертор,содержащий подключенную к выходным вьшодам последовательную цепь из коммутирующих LC-контуров, чередующихся с соответствующими им вентильными парами, образованными тиристором и обратным диодом, причем аноды тиристоров связаны с положительным, катоды .- с отрицательным входными вывода14и через фильтрующие дроссели, а управляющие выводы тиристоров подключены к соответствующим выходам блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона регулирования, установлено четное число вентильных пар и LC-контуров, четные вентильные пары включены в последовательную цепь встречно нечетным, а блок управления выполнен двухтактным, причем управляюш;ие выводы четных и нечетных тиристоров подключены соответственно к выходам блока управления, формирующим противофазные последовательности импульсов .

(риа.2

Тан

f SjrfHu S.n

to. 12 /fitfTfljtji eMt/ft

S,ej,8

/«, 16

ВыхоУнои fnffft

Тона

f7.rg,ff.a tS, 20.33.

BxotfMffiJ

тон

t,ii it iit is и (f ue.S