Высокочастотный последовательный инвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 

9иг.1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников питания установок с промежуточным звеном высокой частоты, а также в высокочастотных технологических установках.

Цель изобретения - увеличение выходной частоты и надежности.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем инверторов.

вентиль 7, дополнительный дроссель 4. При переходе тока в тиристоре 12 через О он выключается. После включения очередного тиристора 15 процессы, происходящие в инверторе, аналогичны описанным за исключением того, что включение очередного тиристора происходит при включенном обратном вентиле.

Благодаря тому, что в контуре тиристоров и нагрузки всегда присутствует инИнвертор содержит нечетное число тирис- Ю дуктивность, ток, протекающих через них.

торных ячеек (например,три), подключенных к источнику питания из двух секций 1 и 2, средняя точка источника питания соединена с основным дросселем 3, второй вывод которого подключен к общему выводу дополнительных дросселей 4 и 5, соединенных последовательно с первым 6 и вторым 7 обратными вентилями, и к нагрузке 8, второй конец которой соединен с общей точкой коммутирующих конденсаторов 9-11, другими концами подключенными соответственно к точкам соединения тиристоров первой, второй и третьей ячеек, каждая из которых выполнена по полумостовой схеме и включает по два последовательно соединенных тиристора: первая 12 и 13, вторая 14 и 15, третья 16 и 17.

На фиг. 2 представлена схема инвертора, в которой последовательно с тиристорами 12-17 соответственно включены вспомогательные дроссели 18-23.

Инвертор работает следующим образом.

При включении одного из тиристоров инвертора, например тиристора 12, образуется следующий контур перезаряда коммутирующего конденсатора 9: конденсатор 9, нагрузка 8, дроссель 3, секция I источника писинусоидален, исключается выход из строя тиристоров из-за высокой скорости нарастания тока в моменты коммутации, не требуются паузы в токе нагрузки, необходи, мые для выключения обратных вентилей, и следовательно, уменьшения частоты выходного напряжения. Ограничение напряжения на элементах инвертора обеспечивается щун- тированием дополнительным дросселем источника в первой половине полупериода вы20 ходного напряжения и организацией контура рекуперации энергии в источник из дросселя инвертора во второй половине полупериодов.

Однако в моменты, когда обратные вентили находятся в проводящем состоянии, происходит изменение величины коммутирующей индуктивности, что сказывается на качестве формы выходного напряжения. Кроме того, при любом сопротивлении лагруз- ки, обеспечивающем резонансный режим раOQ боты схемы, формирование каждого полупериода выходной частоты связано с включением одного тиристора и обратного вентиля. А так как обратных вентилей в три раза меньше, то включаются они при формировании бесконечно большого числа полу25

тания, тиристор 12, конденсатор 9. Как s периодов выходного напряжения в три раза

только напряжение на дросселе 3 станет больше напряжения секции 1 источника, включается вентиль 6 и перезаряд коммутирующего конденсатора происходит по двум параллельным контурам, первоначальному и

чаще.

На частотах, больших десятков килогерц, где требуется применение многоячейковых схем, а преобладающими являются коммутационные потери, обратные вентили перепо контуру без потребления энергии от ис- 40 гружены. С другой стороны при питании от точника: конденсатор 9, нагрузка 8, дополнительный дроссель 5, обратный вентиль 6, тиристор 12, конденсатор 9. Кроме того, образуется контур: секция 1, обратный вентиль 6, дополнительный дроссель 5, дрос- -г сель 3, секция 1.

При переходе тока в обратном вентиле 4 через нуль он выключается и дальнейший перезаряд продолжается по первоначальному контуру. Когда напряжение на дросселе 3 станет равным и противоположным по знаку напряжению секции 2, включается обратный вентиль 7 и появляется параллельный контур разряда конденсатора 9: конденсатор 9, тиристор 12, секции 1 и 2 источника, обратный вентиль 7, дополнительный дроссель 4, нагрузка 8, кон- 55 денсатор 9. Кроме того, образуется контур возврата энергии дросселя инвертора 3: дроссель 3, секция 2 источника, обратный

источников, уровень напряжения которых ниже класса применяемых тиристоров, можно ограничивать напряжения на элементах инвертора на уровне большем, чем напряжение источника, т. е. возможно обеспечить включение обратных вентилей не на всем диапазоне изменения нагрузки, а лишь на том участке, где уровень перенапряжений опасен для элементной базы. Это обеспечивается включением последовательно 5Q с каждым тиристором инвертора дросселей, индуктивность которых в сумме с индуктивностью дросселя инвертора либо с индуктивностью одного из дополнительных дросселей равны индуктивности, обеспечивающей резонансную частоту инв ертора.

Процессы, протекающие в инверторе на фиг. 2, аналогичны тем, что протекают в инверторе на фиг. 1. Так как при включении обратных вентилей изменяется только

вентиль 7, дополнительный дроссель 4. При переходе тока в тиристоре 12 через О он выключается. После включения очередного тиристора 15 процессы, происходящие в инверторе, аналогичны описанным за исключением того, что включение очередного тиристора происходит при включенном обратном вентиле.

Благодаря тому, что в контуре тиристоров и нагрузки всегда присутствует индуктивность, ток, протекающих через них.

синусоидален, исключается выход из строя тиристоров из-за высокой скорости нарастания тока в моменты коммутации, не требуются паузы в токе нагрузки, необходи мые для выключения обратных вентилей, и следовательно, уменьшения частоты выходного напряжения. Ограничение напряжения на элементах инвертора обеспечивается щун- тированием дополнительным дросселем источника в первой половине полупериода вы0 ходного напряжения и организацией контура рекуперации энергии в источник из дросселя инвертора во второй половине полупериодов.

Однако в моменты, когда обратные вентили находятся в проводящем состоянии, происходит изменение величины коммутирующей индуктивности, что сказывается на качестве формы выходного напряжения. Кроме того, при любом сопротивлении лагруз- ки, обеспечивающем резонансный режим раQ боты схемы, формирование каждого полупериода выходной частоты связано с включением одного тиристора и обратного вентиля. А так как обратных вентилей в три раза меньше, то включаются они при формировании бесконечно большого числа полу5

чаще.

На частотах, больших десятков килогерц, где требуется применение многоячейковых схем, а преобладающими являются коммутационные потери, обратные вентили пере гружены. С другой стороны при питании от

гружены. С другой стороны при питании от

источников, уровень напряжения которых ниже класса применяемых тиристоров, можно ограничивать напряжения на элементах инвертора на уровне большем, чем напряжение источника, т. е. возможно обеспечить включение обратных вентилей не на всем диапазоне изменения нагрузки, а лишь на том участке, где уровень перенапряжений опасен для элементной базы. Это обеспечивается включением последовательно с каждым тиристором инвертора дросселей, индуктивность которых в сумме с индуктивностью дросселя инвертора либо с индуктивностью одного из дополнительных дросселей равны индуктивности, обеспечивающей резонансную частоту инв ертора.

Процессы, протекающие в инверторе на фиг. 2, аналогичны тем, что протекают в инверторе на фиг. 1. Так как при включении обратных вентилей изменяется только

величина части коммутирующей индуктивности, то форма выходного напряжения практически не искажается.

Формула изобретения

1. Высокочастотный последовательный инвертор, содержащий тиристорные ячейки с коммутирующими конденсаторами, анодная группа тиристоров которых подключена анония выходной частоты и надежности, он снабжен двумя дополнительными дросселями, включенными последовательно с обратными вентилями, а ячейки выполнены по полумостовым схемам, коммутирующие конденсаторы которых объединены и подключены к цепи нагрузки.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучщения формы выходного

дами к положительному входному выводу, 10 напряжения и оптимальной загрузки эления выходной частоты и надежности, он снабжен двумя дополнительными дросселями, включенными последовательно с обратными вентилями, а ячейки выполнены по полумостовым схемам, коммутирующие конденсаторы которых объединены и подключены к цепи нагрузки.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучщения формы выходного

Изобретение относится к преобразовательной технике и м. б. использовано при разработке источников питания установок с промежуточным звеном высокой частоты, а также в высокочастотных технологических установках. Целью является увеличение выходной частоты и надежности. Устр-во содержит ячейки на тиристорах 12-17 с коммутирующими конденсаторами 9-11. Последовательно с обратными вентилями 6, 7 включены дополнительные дроссели 4, 5. Благодаря тому, что в контуре тиристоров и нагрузки всегда присутствует индуктивность, ток, протекающий через них, синусоидален. При этом исключается выход из строя ти- ристоров при высокой скорости нарастания тока в моменты коммутации, не требуются паузы в токе нагрузки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ff

а катодная группа тиристоров подключена катодами к отрицательному входному выводу, а также цепь нагрузки, соединенная через основной дроссель со средним входным выводом, причем между точкой соединения цепи нагрузки с дросселем и входными выводами включены обратные вентили, отличающийся тем, что, с целью увеличе

ментов, в него введены вспомогательные дроссели, включенные последовательно с каждым тиристором и выполненные каждый с индуктивностью, величина которой совместно с величиной индуктивности основного дросселя или одного из дополнительных дросселей обеспечивает необходимую резонансную частоту инвертора.