Автономный инвертор Советский патент 1989 года по МПК H02M7/523 

4

4

ОО

О

Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может найти применение широкое при проектировании и конструировании источников питания для индукционных электротермических установок.

Цель изобретения - повышение надежности и увеличения КПД за счет уменьшения количества элементов.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема автономного инвертора; на фиг. 2 - диаграммы токов i и напряжений U в схеме инвертора.

Инвертор (фиг. 1) содержит подключенные через входные дроссели 1 и 2 к источнику 3 питания тиристор- ные мосты 4 и 5 (тиристоры 6-9 моста 4 и тиристоры 10-13 моста 5) со

встречно -параллельными диодами (диоды 14-17 моста 4 и диоды 18-21 моста 5), диагонали переменного тока которых образованы последовательными цепочками из коммутирующих дросселей 22 и 24 и конденсаторов 23 и 25, нагрузку 26, состоящую из индуктора 2s, зашунтированного компенсирующей батареей 28 конденсаторов, включенную между анодными выводами мостов 4 и 5, при этом параллельно нагрузке 26 включена цепочка из последовательно соединенных конденсаторов 29 и 30, общая точка которых соединена чергз резистор 31 с отрицательным выводом источника 3 питания.

На фиг. 2 представлена работа схемы в установившемся режиме. Пусть в , первоначальный момент времени t0 коммутирующие конденсаторы 23 и 25 заряжены до напряжения, превышающего напряжение источника питания, полярностью,, указанной на фиг. 1.

В момент времени t0 управляющий импульс (.„. (фиг. 2), подаваемый от схемы управления, открывает тиристоры 6 и 9 тиристорного моста 4. Как видно из фиг. 2, в этот момент еще продолжают гореть тиристоры 10 и 13 тиристорного моста 5. В интервале времени t0-t1 происходит коммутация тока с тиристоров 10 и 13 на тиристоры 6 и 9. В момент времени t,, происходит выключение тиристоров 10 и 13 и включение диодов 18 и 21. Ком- мутация тиристоров обеспечивается тем, что за время горения тиристоров коммутирующий конденсатор перезаряжается до напряжения, большего, чем

напряжение источника питания и подача управляющих импульсов на тиристоры происходит таким образом, чтобы в образовавшемся колебательном контуре напряжения на коммутирующих конденсаторах 23 и 25 имели разную полярность. В результате по контуру, состоящему из коммутирующих конденсаторов 23 и 25, дросселей 22 и 24, нагрузки 26 и вентилей тиристорных мостов 4 и 5 протекает колебательный ток, который обеспечивает коммутацию тиристоров.

В интервале времени t( -t2 происходит разряд коммутирующего конденсатора 25 до напряжения, величина которого меньше, чем напряжение источника 3 питания Uj , вследствие колебательного характера процесса. Поэтому после перехода тока встречных диодов 18 и 21 через ноль он продолжает протекать в обратном направлении, так как встречные диоды восстанавливают свою вентильную прочность не мгновенно, а в течение некоторого времени (1,0-12 мкс), зависящего от типа применяемого вентиля. При этом происходит нарастание тока в коммутирующей диагонали тиристорного моста 4 и уменьшение тока в коммутирующей диагонали тиристорного моста 5„ После восстановления вентильной прочности встречными диодами 18 и происходит их резкое выключение за время, равное 0,1-0,2 мкс. Энергия, накопленная при протекании- обр атно- го тока, через диоды 18 и 21 в дросселях 1, 2, 22, 24 должна выделиться в виде перенапряжений на закрывшихся диодах и, следовательно, на всем мосту 5. Это коммутационное перенапряжение образует первый пик (фиг. 2). Для снижения величины и амплитуды перенапряжений служат демпфирующие цепочки, состоящие из конденсатора 29, резистора 31 и конденсатора 30, резистора 31, включенные не параллельно обратным диодам, как это принято, а параллельно самим мостам 4 и 5. Обратный ток встречных диодов 18 и 21, достигший к моменту его обрыва величины 10-50 А и протекающий через входные дроссели 1 и 2, после выключения диодов переключается на цепь, состоящую из конденсаторов 30 и резистора 31. При этом происходит снижение амплитуды и крутизны нарастающего напряжения на

мосту 5 и следовательно, на вентилях моста. Под действием перенапряжений, возникающих в это же время на дросселе 24 в диагонали моста 5, включаются диоды 19 и 20 противофазные отработавшим диодам 18 и 21 при этом диагональ также подключается к указанной демпфирующей цепи.

В момент времени t управляющий импульс, подаваемый от схемы управления, открывает тиристоры 11 и 12 ти- ристорного моста 5. В интервале времени t,-t4 происходит коммутация тока с тиристоров 6 и 9 на тиристоры 11 и 12. В момент времени t4 происходит выключение тиристоров 6, 9 и включение встречных диодов 14 и 17.

В момент времени ts ток диодов 14 и 17 переходит через ноль и затем происходит их выключение. Коммутационное перенапряжение, возникающее при этом, формирует первый пик на вентилях тиристорного моста 4 (фиг. 2) и второй пик на вентилях тиристорного моста 5 (фиг. 2).

В момент времени t6 включаются тиристоры 7 и 8 моста 4, при этом протекают процессы, аналогичные описанным выше. В дальнейшем процессы периодически повторяются.

На фиг. 2 представлена также кривая тока 126 протекающего через нагрузку.

Включение демпфирующих цепей параллельно мостам инвертора без фильтрового конденсатора с нагрузкой, включенной между анодными выводами мостов (или групп мостов), позволяет снизить не только перенапряжения,

источниками которых являются коммутирующие дроссели 22 и 24, но и перенапряжения, обусловленньЕ скачкообразным изменением тока во входных дросселях I и 2 схемы, находяцихся вне инверторньк мостов.

Использование предложения позво- ляет упростить схему автономного инвертора, так как можно отказаться от RC-цепей, подключенных параллельно обратным диодам инверторных мостов и, как следствие, этого увеличить КЦЦ. Одновременно, такое включение демпфирующих цепей снижает крутизну и амплитуду перенапряжений, возникающих в схеме автономного инверто- ра, что повышает надежность работы.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий подключенные через входные дроссели

к выводам источника питания тирис- торные мосты со встречно-параллельными диодами, диагонали переменного тока которых образованы последовательными цепочками из коммутирующих

дросселей и конденсаторов, цепь нагрузки, включенную между анодньми выводами мостов, о. Тличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения КПД, введены два конденсатора, соединенные последовательно и включенные параллельно цепи нагрузки, причем общая точка конденсаторов через введенньй резистор соединена с отрицательным выводом источника питания.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти широкое применение при проектировании и конструировании источников питания для индукционных установок. Целью изобретения является повышение надежности и увеличение КПД. Устройство содержит тиристорные мосты 4 и 5. Параллельно нагрузке 26 включены конденсаторы 29 и 30, соединенные через резистор 31 с отрицательным выводом источника питания 3. Включение демпфирующих цепей параллельно мостам позволяет снизить не только перенапряжения, источниками которых являются дроссели 22 и 24, но и перенапряжения, обусловленные скачкообразным изменением тока во входных дросселях 1 и 2. 2 ил.

Фие.2