Резонансный инвертор Советский патент 1991 года по МПК H02M7/523 

%

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических установок. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит подключенную к входным выводам через коммутирующие дроссели 1 и 2 последовательную цепь из двух управляемых вентилей 3 и 4, зашунтированных неуп - равляемым вентилем 5. Нагрузка 6 и коммутирующий конденсатор 7 включены между точкой соединения вентилей 3 и 4 и нулевым входным выводом. В устройстве в интервале проводимости диода к неработающему тиристору прикладывается -напряжение, равное сумме падений напряжений на работающем тиристоре и диоде. 4 ил.

е 7 оЧ-1-1Ь

Zi

ОЭ СП Ј С&

сл

Сд

Фиг./

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис-.-. пользовано в качестве источника питания для электротехнологических установок.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг.1 приведена принципиальная схема резонансного инвертора на тиристорах; на фиг.2 - многоячейковый вариант схемы резонансного инвертора , на фиг.З - схема регулируемого резонансного инвертора; на фиг.4 - прин- :ципиальная схема резонансного инвер- то та на реверсивно-вклточаемых динис- торах (РВД).

Инвертор (Лиг.1) содержит подключенную к положительному и отрицательному входным выводам через первый 1 и второй 2 коммутирующие дроссели последовательную цепь из двух тиристоров 3 и 4, зашунтированных диодом 5, последовательную цепь из нагрузки 6, коммутирующего конденсатора 7, включенную между точкой соединения тиристоров и нулевым входным выводом.

Инвертор (фиг.2) представляет cow бой трехячейковую структуру. Он содержит подключенные через первый 8 и второй 9 коммутирующие дроссели к п6ложительному и отрицательному входным выводам три последовательные цепи, состоящие каждая из двух тиристоров 10 - 15, зашунтированных диодом

селя 35 насыщения, включенную межд точкой соединения РВД и нулевым вх ным выводом.

Резонансный инвертор (фиг.1) в тановившемся режиме работает следу щим образом.

При отпирании тиристора 3 начин ется колебательный перезаряд комму

Ю рующего конденсатора 7 по цепИ: 7 нагрузки 6 - нулевой входной вывод источник питания - положительный в ной вывод - коммутирующий дроссель тиристор 3-7. Параметры инвертор

15 выбраны так, что собственная часто цепи выше или равна выходной часто (частоте управления). Ток цепи дос гает максимума и спадает до нуля, ле чего тиристор 3 выключается. С

20 мента выключения тиристора 3 к нем прикладывается обратное напряжение он: восстанавливает свои управляющи свойства. При работе тиристора 3 ч рез нагрузку 6 протекает ток полож

25 тельного направления (выбрано усло но) . Спустя некоторый интервал вре ни или сразу после выключения тири тора 3 (равенство частот управлени и собственной частоты цепи), включ

30 ется тиристор 4. Конденсатор 7 пер заряжается по двум цепям: 7 - 4 - источник -6-7и7-4-5-1- источник - 6 - 7, так как напряжен на конденсаторе 7 превышает общее

16, нагрузку 17, подключенную к нуле- J5 пряжение источника. При протекании

тока через диод 5 к тиристору 3 при кладывается сумма падений напряжен на тиристоре 4 и диоде 5, являющая отрицательным для тири,стора 3. Пос частичного разряда конденсатора 7 пряжение на диоде 5 становится отр цательным и он выключается. При ра те диода 5 осуществляется возврат лишней реактивной энергии от конту 45 коммутации в источник, благодаря ч обеспечивается жесткость внешней ( грузочной) характеристики инвертор и его работоспособность при измене сопротивления нагрузки вплоть до к После выключения диода 5 ток через нагрузку 6 протекает по единственн цепи 7 - 4 - 2 - источник - 6 - 7. При работе тиристора 4 через нагру ку 6 протекает отрицательный ток. цепи колебательно нарастает, дости ет максимума и далее спадает до ну после чего тиристор 4 выключается. момента выключения тиристора 4 зак чивается период вь01одного переменн

вому входному выводу и через коммутирующие конденсаторы 18 - 20 - к точкам соединения тиристоров последовательных цепей.

Инвертор (фиг.З) содержит подключенную через первый 21 и второй 22 коммутирующие дроссели последовательную цепь из двух тиристоров 23 и 24, включенную к положительному и отрицательному входным выводам, зашунтиро- ванную тиристором 25, последовательную цепь из нагрузки 26 и коммутирующего конденсатора 27, включенную между точкой соединения тиристоров и нулевым входным выводом.

Инвертор (фиг.4) содержит подключенную к положительному и отрицательному входным выводам через первый 28 и второй 29 коммутирующие дроссели последовательную цепь из двух РВД 30 и 31, зашунтированных диодом 32, и последовательную цепь из нагрузки 33, коммутирующего конденсатора 34, дрос45

селя 35 насыщения, включенную между точкой соединения РВД и нулевым входным выводом.

Резонансный инвертор (фиг.1) в ус- тановившемся режиме работает следующим образом.

При отпирании тиристора 3 начинается колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 7 по цепИ: 7 - нагрузки 6 - нулевой входной вывод - источник питания - положительный входной вывод - коммутирующий дроссель 1 - тиристор 3-7. Параметры инвертора

5 выбраны так, что собственная частота цепи выше или равна выходной частоте (частоте управления). Ток цепи достигает максимума и спадает до нуля, после чего тиристор 3 выключается. С мо0 мента выключения тиристора 3 к нему прикладывается обратное напряжение и он: восстанавливает свои управляющие свойства. При работе тиристора 3 че- рез нагрузку 6 протекает ток положи5 тельного направления (выбрано условно) . Спустя некоторый интервал времени или сразу после выключения тиристора 3 (равенство частот управления и собственной частоты цепи), включа0 ется тиристор 4. Конденсатор 7 перезаряжается по двум цепям: 7 - 4 - 2 - источник -6-7и7-4-5-1- источник - 6 - 7, так как напряжение на конденсаторе 7 превышает общее на5 пряжение источника. При протекании

0

тока через диод 5 к тиристору 3 прикладывается сумма падений напряжений на тиристоре 4 и диоде 5, являющаяся отрицательным для тири,стора 3. После частичного разряда конденсатора 7 напряжение на диоде 5 становится отрицательным и он выключается. При работе диода 5 осуществляется возврат излишней реактивной энергии от контура 5 коммутации в источник, благодаря чему обеспечивается жесткость внешней (нагрузочной) характеристики инвертора и его работоспособность при изменении сопротивления нагрузки вплоть до к.з. После выключения диода 5 ток через нагрузку 6 протекает по единственной цепи 7 - 4 - 2 - источник - 6 - 7. При работе тиристора 4 через нагрузку 6 протекает отрицательный ток. Ток цепи колебательно нарастает, достигает максимума и далее спадает до нуля, после чего тиристор 4 выключается. С момента выключения тиристора 4 заканчивается период вь01одного переменного

0

напряжения и далее в инвертор повторяется.

В инверторе возможно регулирование по длительности и уровню отрицатель- ного напряжения на тиристорах в интервалах восстановления свойств (интервал закрытого состояния обоих тиристоров) . В интервале проводимости диода к неработающему тиристору прикладывается напряжение, равное сумме падений напряжений на работающем тиристоре и диоде.

Дополнительно инвертор может быть выполнен многоячейковым. На фиг.2 . приведен трехячейковых вариант. При таком выполнении можно в несколько раз увеличить схемное время запирания тиристоров, применить более мощные тиристоры и еще более повысить надежность резонансного инвертора. В инверторе (фиг.2) поочередно включаются тиристоры 10, 13, 14 разных ячеек, подключенные к аноду или катоду диода 16. В интервалах проводимости тиристоров соседних ячеек и диода к не- Ьаботающим тиристорам прикладывается отрицательное напряжение и они восстанавливают свои запирающие свойства. Схемное время выключения превышает период выходной частоты инвертора.

Выполнение встречного вентиля управляемым (фиг.З) позволяет регулировать выходные электрические параметры резонансного инвертора за счет изменения количества энергии., возвращаемой через тиристор 25 в источник путем Изменения включения тиристора 25 относительно тиристоров 23 и 24. Ло17о-ГТ

0

5

0

5

0

5

гика работы инвертора при этом не изменяется.

Инвертор имеет наиболее подходящую структуру силовой части при использовании РВД (фиг.4). В этом случае можно существенно упростить схему и улучшить усдовия запуска РВД. Запуск очередного РВД 30 (или 31) следует осуществлять сразу после выключения предыдущего 31 (или 30) , так как РВД не держит обратного напряжения предыдущего 31 (или 30), так как на них отрицательного напряжения нет.

Использование РВД позволяет повысить надежность инвертора за счет специфичности характеристик прибора. В схеме (фиг.4) дроссель 35 насыщения обеспечивает улучшение условий запуска РВД и повышение надежности. Формула изобретения

Резонансный инвертор, содержащий подключенную к положительному и отрицательному входным выводам через первый и второй коммутирующие дроссели последовательную цепь из двух управляемых вентилей, вторую последовательную цепь, состоящую из коммутирующего конденсатора и выходных выводов, включенную между точкой соединения управляемых вентилей и нулевым входным выводом, а также неуправляемый вентиль, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, катод неуправляемого вентиля соединен через первьй коммутирующий дроссель с положительным входным выводом, а анод через второй коммутирующий дроссель - с отрицательным входным выводом.

Фиг.2

21

N#

26 27 o-CUHH

22

:

Фиг. 3

Фиг. l