Инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока, и может быть использовано в машиностроительных отраслях промышленности при создании источников питания повышенной частоты для индукционного нагрева.

Известен инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные конденсатор, дроссель и нагрузка, причем каждое плечо моста образовано параллельно соединенным прямым управляемым и обратным неуправляемым вентилями,

последовательно с которыми включен дополнительный дроссель, а между анодами вентилей катодной и между ка- тодгми вентилей анодной групп включены демпфирующие RC-цепи.

Недостатком этого устройства является то, что этот инвертор имеет большое количество силовых элементов и вследствие этого сложен и ненадежен.

Известен также инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка и коммутирующий конденсатор, плечи анодной группы образованы управляемыми вентилями, а в плечи катодной

1

СО СП

со оо оо

группы включены встречно-параллельно соединенные управляемые и неуправляемые вентили, а также две магнито- связанные обмотки коммутирующего дрос- селя.

Данная схема также сложна из-за наличия двух неуправляемых вентилей и двух коммутирующих катушек с высокой разностью потенциалов. Кроме того, загрузка и условия работы вентилей анодной и катодной групп в схеме различны, что снижает надежность работы управляемых вентилей.

Известен также инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный мост, в диагонвяь переменного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка, коммутирующие дроссель и конденсатор, а каждое плечо моста образовано встречно-параллельными управляемым и неуправляемым вентилями и одной из обмоток четырехобмоточного трансформатора . В данном инверторе обеспечены равные условия работы всех вентилей „ однако он сложен, так как имеет четырз силовых обратных вентиля и четырехобмоточный трансформатор. При работе на больших мощностях и высоких частотах надежность инвертора снижается из-за того, что падение напряжения на индуктивной составляющей сопротивления цепей обратных вентилей может превышать по амплитуде падение напряжения на последних, что приводит к сокращению времени, представляемому на восстановление управляемых вентилей. Кроме того, а известной схеме для ограничения коммутационных перенапряжений необходимо использование не менее двух демпфирующих цепей.

Наиболее близок к изобретению ин- - в ертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на уп10

15

20

25

30

35

40

шими прямыми и обратными напряжениями на основных тиристорах, необходимостью включения большого числа демпфирующих НС-цепей.

Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения количества и снижения загрузки управляемы вентилей, сокращения количества демпфирующих КС-цепей.

Для этого инвертор, содержащий подключенный к одному из входных вы водов мост на управляемых вентилях в диагональ переменного тока которо включены последовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ постоянного тока дашунтирована обра но включенным неуправляемым вентиле снабжен дополнительным дросселем и демпфирующей RC-цепочкой, шунтирующей диагональ постоянного тока мост соединенного с другим входным выводо через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превыша щей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя

На фиг, 1 приведена принципиальн электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы токов напряжений в ней (индексы в-обознач ниях токов и напряжений соответству позиционным обозначениям элементов схемы, в которых протекает показанн ток или на которых присутствует показанное напряжение).

Инвертор содержит подключенный к источнику питания через дополнитель ный дроссель t мост 2, в диагональ п ременного тока ab которого включен последовательно соединенные нагрузк 3, коммутирующие дроссель k и конде сатор 5, рричем плечи вентильного моста 2 образованы управляемыми вен тилями 6-9, а диагональ постоянного

равляемых вентилях, в диагональ пере- 45 тока cd зашунтирована обратно вклю0

5

0

5

0

5

0

шими прямыми и обратными напряжениями на основных тиристорах, необходимостью включения большого числа демпфирующих НС-цепей.

Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения количества и снижения загрузки управляемых вентилей, сокращения количества демпфирующих КС-цепей.

Для этого инвертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ постоянного тока дашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, снабжен дополнительным дросселем и демпфирующей RC-цепочкой, шунтирующей диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя.

На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений в ней (индексы в-обозначениях токов и напряжений соответствуют позиционным обозначениям элементов схемы, в которых протекает показанный ток или на которых присутствует показанное напряжение).

Инвертор содержит подключенный к источнику питания через дополнительный дроссель t мост 2, в диагональ переменного тока ab которого включены последовательно соединенные нагрузки 3, коммутирующие дроссель k и конденсатор 5, рричем плечи вентильного моста 2 образованы управляемыми вентилями 6-9, а диагональ постоянного

5 тока cd зашунтирована обратно вклю

Использование: в источниках питания индукционных нагревательных установок. Сущность изобретения: устройство содержит вентильный мост 2, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка 3, коммутирующие дроссель 4 и конденсатор 5- Каждое плечо моста 2 образовано управляемым вентилем 6, 7, 8, 9 а диагональ постоянного тока зашунти- рована обратным неуправляемым вентилем 10. Параллельно одной из диагоналей моста подключена демпфирующая ЕС-цепь 11, обеспечивающая демпфирование напряжения на всех вентилях. Дополнительный дроссель 1 выполнен с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность дросселя 4. 2 ил. з (Л

менного тока которого включены последовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ переменного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, причем с другим входным выводом «ост соединен через дополнительный управляемый вентиль.

Однако данная схема имеет невысокую надежность, что связано с необходимостью включения дополнительного силового управляемого вентиля с собственным блоком управления, боль

ченным неуправляемым вентилем 18. Демпфирующая КС-цепочка 11 состоит из резистора 12 и конденсатора 13, подключенных параллельно диагонали

постоянного тока cd. Дополнительный дроссель 1 выполнен с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя 4.

Инвертор работает следующим образом.

Поскольку индуктивность дополнительного дросселя 1 выбирается по

меньшей мере на порядок превышающей индуктивность коммутирующего дросселя 1, входной ток if имеет непре- рывныи характер.

В момент t0, когда проводят венти , ли 7 и Р., поступают отпирающие импульсы а вентили 8 и 9. Конденсатор 5 заряженный в момент tQ напряжением полярности, указанной на фиг.1, начинает перезаряжаться по контурам 8-6-8 4 и 9-7-3-. В момент t, входной ток Ј( полностью коммутируется из ранее проводивших вентилей 7 и 8 во вновь включившиеся вентили 6 и 9. Амплитуда тока перезаряда конденсатора 5 з$ превышает входной ток i, поэтому на интервале t, - t2 включается неуправляемый вентиль 10 и ток перезаряда конденсатора 5 течет по контуру 9-10-6-3. Этот интервал является временем, предоставляемым на восстановление вентилей |7, 8, а величина обратного напря- кения, приложенного к ним, равна ;умме напряжений на проводящих вен- Ьгилях 6, ТО для вентиля 7 и 9, Ю для вентиля 9 (в известном инверторе величина обратного напряжения на управляемых вентилях равна прямому падению напряжения на неуправляемых вентилях).

В момент tg ток вентиля.10 прерывается, и на интервале tz ty, происходит дозаряд конденсатора 5 током контура 1-6-3- -9 и напряжением полярности, обратной указанной на фиг.1 (см.кривую U5 на фиг.2).

В момент t3 импульсами системы управления включаются вентили 7 8 и на интервале t - t4 происходит к ч- мутация входного тока моста с вентилей 6, 9 на вентили 7 8. На интервале когда вновь проводит вентиль 10, вентили 6 и 9 восстанавливаются под действием обратного напряжения, равного сумме падений напряжения на проводящих вентилях, а также вентиле 10.

После выключения вентиля 10 на интервале t у - 6 ток от источника по цепи 1-8-5- -3-7 дозаряжает конденсатор 5 до напряжения величины и полярности, существовавших в момент t0.

Таким образом, к моменту te закан- чивается цикл электромагнитных про- иессов, формирующих полный период

0

5

кривой тока нагрузки Ц инвертора. Далее эти циклы повторяются.

Поскольку существующие типы вентилей, выключаются не мгновенно, в моменты выключения вентиля 10 t-и г. происходит резкий обрыв тока в нем. Скачки тока приводят к генерации перенапряжений коммутирующим дросселем Ц, а также индуктивностью нагрузки и паразитной индуктивностью ли- ; нии, соединяющей нагрузку с инвертором. Ограничение этих перенапряжений по амплитуде, скорости нарастания и количеству полупериодов колебаний в переходном процессе нарастания напряжения на вентилях обеспечивает демпфирующая цепочка 11. Как видно из временных диаграмм на фиг.2, в люббй момент цикла включена та или другая диагональ моста и включенные вентили связывают демпфирующую цепочку I с выключенными вентилями независимо от того, к какой диагонали моста подключена цепочка П.

Поэтому одна демпфирующая цепь оказывается подключенной к непроводящим вентилям, обеспечивая демпфирование напряжения на них.

Использование предложенной схемы позволяет вчетверо сократить количество демпфирующих RC-цепей е инверторе, исключить из него дополнительный управляемый вентиль во входной цепи, снизить загрузку вентилей моста, напряжением прямой и обратной полярности, что существенно повышает надежность устройства. Формула изобретения

5

0

5

Инвертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ- переменного тока которого включены последовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, .отличающийся тем, что, с целью

повышения надежности, он снабжен до- полни/ельным дросселем и демпфирующей RC-цепочкой, шунтирующей диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превышающей по крайней, мере на порядок индуктивность -коммутирующего дросселя.

Ч

/

/

N

и.

Ba

U,

jn

ч

Л

Х

Х

tir