Тиристорный резонансный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/523 

-г

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым преобразователям, и может быть использовано в установках индукционного нагрева. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит два последовательно соединенных между выводами источника питания 1 тиристора 2,3. Между силовыми выводами тиристора 3 включены последовательно индуктивный элемент 4 и конденсатор 5. Конденсатор 6, реактор 7 и обратный диод 8 образуют последовательную цепь, подсоединенную к силовым выводам тиристора 2. Обратный диод 8 зашунтирован конденсатором 9. Индуктивный элемент 4 может быть выполнен в виде трансформатора, нагрузкой 10 которого является индуктор. Инвертор имеет улучшенный КПД за счет уменьшения потерь мощности в тиристорах. 1 ил.

О

о

Nl

Изобретение относится к электротехнике, а частности к силовым тиристорным преобразователям высокой частоты, и может быть использовано в устройствах индукционного нагрева, источниках сварочного тока.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия инвертора,

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого инвертора.

Инвертор содержит два последовательно соединенных между выводами источника 1 питания тиристора 2 я 3. Между силовыми выводами тиристора 3 включены последовательно индуктивный элемент 4 и конденсатор 5. Конденсатор 6, реактор 7 и обратный диод 8 образуют последовательную цепь, подсоединенную к силовым выводам тиристора 2. Обратный диод 8 зашунтирован конденсатором 9. Индуктивный элемент 4 может быть выполнен в виде трансформатора, нагрузкой 10 которого является индук РИнвертор работает следующим ооразом.

При подаче питающего напряжения от источника 1 питания постоянного напряжения происходит заряд конденсаторов 5, 6, и 9. После включения одного из тиристоров, например тиристора 2, в основной резонансной цепи 5-4 протекает первоначально прямой, а затем обратный резонансный ток. Одновременно начинает протекать резонансный ток в дополнительно резонансной цепи 9-7-6, обусловленный разрядом конденсаторов 6 и 9 через реактор 7. Этот ток имеет малую величину и быстро затихает, не оказывая заметного влияния на работу основной резонансной цепи, В основе этого лежит относительно малая величина емкости конденсатора 9 по сравнению с емкостью конденсатора 6 и в то же время относительная малая емкость конденсатора 6 по сравнению с емкостью конденсатора 5,

Примерное экспериментально полученное соотношение емкостей.следующее: Сэ, Сб, Cs 1:10:100, Очевидно, что потери от действия токов.заряда-разряда конденсаторов дополнительной резонансной цепи ввиду малой величины емкости конденсатора 9 также не могут быть значительными. Резонансный прямой ток в основной цепи заряжает коиденсатор 5 напряжением прямой полярности, затем ток меняет направление, в цепи начинает действовать обратный резонансный ток, перезаряжающий конденсатор 5 напряжением обратной полярности, Обратный резонансный ток замыкается гю

цепи 2-1--4-5, т.е, через открытый переход . тиристора 2 в направлении противоположном проводимости структуры переходов, Такое обратнопроводящее состояние струк- 1уры переходов объясняется наличием в ней неосновных носителей заряда.

Обратный резонансный ток ускоряет вынос, рассасыЕ ание неосновных носителей заряда из зоны переходов и способству- 0 ет форсированному и надежному выключению тиристора. Необходимое время задержки для формированного выключения тиристора 2, при этом обеспечивается значением индуктивности реактора 7, Из- 5 лишки электромагнитной энергии после выключения тиристора 2 возвращаются через обратный диод 8 в накопительную емкость источника 1 питания. Конденсатор 6 при этом заряжается напряжением обратной 0 полярности. Далее колебательный процесс свободно продолжается при выключенном тиристоре по цепи 1-9-7-6-5-4 и, вновь, по цепи 4-5-6-7-8-1, и т,д, до полного затухания контура. Декремент затухания опреде- 5 ляется величиной активной составляющей нагрузки 10,

Работа схемы инвертора в следующем такте при выключен ном тиристоре 2 и включенном тиристоре 3 протекает аналогично. 30 Включенный тиристор 3 коммутирует ток разряда конденсатора 5. В цепи 5-3-4 протекает резонансный ток, который трансформируется индукционным элементом 4 в нагрузку. Одновременно через включенный 35 тиристор 3 протекает ток подразряда конденсаторов 6 и 9, В результате этого конденсатор 9 дозаряжается напряжением прямой полярности, а конденсатор 6 перезаряжается, так что уровень напряжения обратной 40 полярности на его обкладках снижается, а сам конденсатор оказывается подготовленным к следуюа ему такту включения тиристора 2, Конденсатор 6 выполняет роль защиты от коммутационных перенапряже- 45 НИИ при выключении тиристора 2, поэтому указанное снижение уровня обратного напряжения на его обкладках полезно с точки зрения потенциальной возможности его до- заряда с обратной полярностью, особенно в 50 момент выключения тиристора 2, Именно в этот момент цепь 6-7-8 должна быть открыта для протекающего через нее обратного резонансного тока с тем, чтобы максимально снизить уровень коммутационных пере- 55 напряжений на тиристорах, В течение всех последующих тактов работы резонансного инвертора напряжение на конденсаторе б имеет постоянно обратную полярность, а напряжение на конденсаторе 9 - постоянно прямую полярность, что улучшает КПД.

51601717б

Формулаизобретенияет выходную цепь, а параллельно другому дополнительная LC-резонансная цепь, от л иТиристорный резонансный инвертор,чающийся тем, что, с целью повышения содержащий подключенные к входным вы-КПД, он снабжен дополнительным конденса- водам два последовательно соединенных5 тором и дополнительным диодом, включен- тиристора. параллельно одному из которыхным последовательно в дополнительную подключена основная LC-резонанснаярезонансную цепь и зашунтированным до- цепь, индуктивный элемент которой образу-полнительным конденсатором.