АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫХОДНОЙЧАСТОТОЙ Советский патент 1968 года по МПК H02M7/48 

Известен автономный инвертор с регулируемой 1выхадной частотой, содержащий последовательно соединенные и поочередно работающие тиристорные ячейки, зашунтированные сопротивлениями.

Указанный инвертор не позволяет получать широкий диапазон входного напряжения.

Основными отличительными особенностями предлагаемого автономного инвертора является то, что, с целью увеличения диапазона входного напряжения и повышения надежности, параллельно указанным сопротивлениям подключены конденсаторы.

На фиг. 1 представлена схема инвертора с последовательно соединенными ячейками; на фиг. 2 - многоячейковый последовательный инвертор с включением вентилей между секциями первичной обмотки инверторлого трансформатора; на фиг. 3 - многоячейковый последовательный инвертор с последовательнопараллельным включением ячеек; на фиг. 4 - многоячейковый последовательный инвертор с последовательно-параллельным соединением ячеек и с подключением коммутирующих емкостей между средними точками пары вентилей; на фиг. 5 - многоячейковый последовательный инвертор с последовательно-параллельным соединением ячеек, включенных между секциями первичной обмотки инверторного трансформатора.

Инвертор содержит последовательно соединенные ячейки 1-3 с тиристорами 4-9 и шунтирующими их сопротивлениями 10-J2, параллельно которым подключены конденсаторы

J3-15.

С целью обеспечения возможности питания мнотоячейковых преобразователей повышенной частоты от источника постоянного тока с напряжением, превышающим допускаемое для

вентилей каждой ячейки, ячейки /, 2, 3 преобразователя соединены последовательно для поочередной работы отдельных .последовательно соединенных ячеек или их групп. В этом случае все вентили 4-9 преобразователя оказываются включенными последовательно, но в течение каждого периода выходной частоты работает только один вентиль либо группа вентилей различных ячеек.

Инвертор .на фиг. 1 .присоединен к источни,ку постоянного тока еовыщенного напряжения через сглаживающие дроссели 16 и фильтро,вые емкости 13-15, включенные между собой последовательно через секции первичной обмотки 17-19 выходного трансформатора 20.

Для равномерного распределения постоянного напряжения между фильтровыми емкостями 13-15 параллельно им включены выравн вающие сопротивления 10-12. Каждая ячейка инвертора содержит по два вентиля (4 и 5, 6

тор 21, 22 и 23. Все ячейки, а также все вентили включены между собой последовательно. Нагрузка 24 присоединена ко вторичной обмотке 25 выходного трансформатора 20.

Работает устройство следующим образом.

В момент включения вентиля 4 к верхней фазе секции пер-вичной обмоа-ки 17 инверторного трансформатора 20 приложено отрицательное напряжение относительно средней точки, после чего происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 21, к концу которого напряжение на трансформаторе 20 имеет противоположный знак. После окончания колебательного процесса вентиль 4 выключается и включается очередной вентиль, принадлежащий любой другой ячейке, например вентиль 6 ячейки 2. В момент включения вентиля 6 к верхней фазе секции первичной обмотки 18 трансформатора 20 снова приложено отрицательное напряжеиие относительно средней точ:Ки, после чего начинается перезаряд коммутирующей емкости 22 и смена полярности напряжения на обмотках трансформатора 29. Таким образом, в течение промежутка времени ог включения одного вентиля до включения друГОГО напряжения на обмотках инверторного трансформатора 20 нроходит полный цикл своего изменения. После того, когда закончится поочередное включение и отключение вентилей 4, 7, 8 всех ячеек и напряжение на всех коммутирующих конденсаторах 21-23 изменит свой знак, начинается поочередное включение и погасание вентилей 5, 7, 9 всех ячеек.

В этом случае также при включении каждого вентиля, например 5, к нижней фазе секции первичной обмотки 17 трансформатора 20 окажется приложенБЫм положительное напряжение по отнощению к средней точке, так как конденсатор 22 после гащения вентиля 4 остался заряженным положительно. Это равносильно приложению к верхней фазе отрицательного напряжения, которое в процессе перезаряда конденсатора 21 меняет свой знак и к конду горения вентиля будет положительным, т. е. продесс иротекает так же, как и при включении вентилей 4, 6, 8.

В результате в течение полного цикла работы всех вентилей на вторичной обмотке 25 инверторлого трансформатора 20 получится «п Периодов неременного напряжения по числу ячеек «п. Время воздействия обратного напряжения на вентиль, необходимое для восстановления его управляемости больше, чем в обьгчно.м одноячейковом параллельном инвер1 огч

тор в 2 1 + (п-1) раз, где п число ячеек, а б - предельный угол, .необходимый для восстановления управляемости вентиля. Например, при трех последовательно вклЕОченных ячейках и , а время, предоставляемое на восстановление управляемости вентилей, увеличивается в 18 раз. Для тиристоров, имеющих время восстановления уп|завляемо1сти порядка 30 мксек в одноячейковом параллельном инверторе при , предельная частота

будет равна около 4000 гц, а в данной схеме при трехячейковом исполнении предельная частота составит около 70 кгц.

В отличие от простого каскадного включения выпрямителей и обычных инверторов, применяемых для повышения пигающего напряжения, в данном инверторе имеется возможность поочередного включенля последовательно соединенных ячеек, в то время как при простом каскадном соединении совершенно обязательным является одновременная работа всех каскадно включенных элементов. Это отличие по.31воляет наряду с возможностью повышения питающего напряжения сохранить свойства

многоячейковых схе.м, т. е. обеспечить увеличение времени, предоставляемого на восстановление управляемости вентилей во много раз, что дает возможность осуществить преобразователи ультразвуковой частоты, питающееся

от источника постоянного тока повышенного напряжения. Отличие схемы представленной на фиг. 2 состоит в том, что секции первичной обмотки 26, 27, 28 инверторного трансформатора 29 включены последовательно между вентилями ячеек 30, 31, 32.

На фиг. 3 нриведена схема выполнения инвертора, позволяющая осуществить питание от источника повышенного напряжения и повысить мощность инвертора благодаря лучшему

использованию обмоток трансформатора. В этой схеме одновременно работают два вентиля в каждой ячейке 33, 34, 35. Например, при работе ячейки 33 включаются одновременно вентили 36 и 37, при работе ячейки 34 - вентили 38 и 55 и т. д. После окончания работы вентилей 40 -л 41 Е ячейке 35 снова работает ячейка 33, но включаются другие вентили 42 н 43 к т. д. При этом обеспечивается равномерное распределение токов между параллельно

работающими вентилями 36-37, 38-39, 40- 41 и снижается действующее значение тока, протекающего но секциям первичной обмотки 44 инверторного трансформатора 45 по сравнению с инверторОМ такой же мощности, работающим по схеме, представленной на фиг. 1, но с удвоенным число-м вентилей к включенных попарно-параллельно.

В схеме на фиг. 4 с последовательным соединением ячеек 46, 47, 46 коммутирующие конденсаторы 49 включены между средними точками двух пар последовательно включенных вентилей 50 каждой ячейки, что позволяет при прочих равных условиях сократить в два раза число фильтровых емкостей и секций цервичной обмотки 51 трансформатора 52. В схеме на фиг. 5 ячейки 53, 54, 55 включены между секциями первичной обмотки 56 инверторного трансформатора 57.

Предмет изобретения 56

ристорные ячейки, зашунтированные сопротив- ловышения надежности, параллельно указанлениямн, отли-чающийся тем, что, с целью уве- ным сопротивлениям подключены конденсатоличения диапазона входного напряжения и ры.

п

00

СЧ1

t

г

РЭ

Q

(

c

OF221811

ю

ch л

-н

Ci

;

-01 1 ,. 1

Cvl OJ

i

1 i st

тT и 1

. S

iSf-r r

h

53

55

ь

--57

55