СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ВЕНТИЛЬНЫХ i МОСТОВЫХ ИНВЕРТОРОВ-:^"::о;эзнА?!-^^•^'•i-^JH?fEei -^' "^ ;от-ЕНА Советский патент 1972 года по МПК H02M5/42 H02M7/72 

Изобретение относится к способам регулирования мощности вентильных мостовых инверторов с обратными неуправляемыми диодами при работе в колебательном режиме на последовательный или последовательно-параллельный колебательный контур, применяемых, в частности, в установках для индукционного нагрева.

В таких ин.верторах мощность, потребляемую нагрузкой, регулируют обычно либо путем изменения напряжения источника питания при помощи управляемого тиристорного выпрямителя с последующим сглаживанием фильтром, либо путем изменения отношения времени пропускания тока через тиристоры ко времени протекания тока через обратные диоды. В момент протекания тока нагрузки через тиристоры энергия потребляется инвертором, а при протекании тока нагрузки через обратные диоды энергия возвращается источнику питания. Изменяя время потребления ii возврата энергии, можно регулировать мощность, потребляемую нагрузкой. Однако при использовании первого способа необходимо применение управляемого выпрямителя, что удорожает установку. Кроме того, при глубоком регулировании мощности во избежание больших пульсаций напряжения на входе инвертора, а также ухудшения коэффициента мощности сети необходимо увеличивать габариты, а следовательно, и стоимость элементов фильтра.

При использовании второго способа в случае необходимости поддержания мощности

на постоянном уровне, что в практике индукционного нагрева встречается довольно часто, с увеличением добротиости колебательного контура необходимо увеличивать время пропускания тока нагрузки через обратные

диоды. Это приводит к увеличению среднего значения тока, а следовательно, и числа обратных диодов и удорожанию инверторных установок.

Предлагаемый способ регулирования мощности вентильных мостовых инверторов, соединенных последовательно со стороны выходов и питающихся от источников постоянного напряжения осуществляют путем одновременного отпирания вентилей двух плеч одного

мостового инвертора, формирующих общий полупериод его выходного напряжения, и последующего отпирания через интервал времени вентиля плеча другого мостового инвертора.

С целью повышения к. п. д. и уменьшение стоимости и габаритов инверторов к управляющему электроду вентиля другого плеча, принадлежащего ко второму мостовому инвертору и формирующего с его указанным вентильным плечом общнй полупериод выходного напряжения, подают отпирающий импульс одновременно с отпиранием двух вентилей первого мостового инвертора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двухмостового инвертора с обратными диодами, поясняющая предложенный способ; на фиг. 2 - кривые тока нагрузки за период частоты управления и напряжения на выходных зажимах инверторов.

Инвертор (см. фиг. 1) состоит из двух однофазных мостовых инверторов 1 и 2, питание которых осуществляется от гальванически не связанных между собой источников постоянного тока с соответствующими нерегулируемыми напряжениями EI и Ег- В каждое плечо инвертора 7 включены встречнопараллельно тиристоры 3-6 и диоды 7-JO. Аналогично инвертор 2 содержит тиристоры //-14 и диоды 15-18. Каждый из инверторов 1 и 2 снабжен фильтром, состоящим соответственно из катущки индуктивности 19, 20 и конденсатора 21, 22.

Нагрузка инвертора, которой может служить как последовательный, так и последовательно-параллельный контур, в данном случае выполнена в виде последовательного контура, состоящего из катущки индуктивности 23, конденсатора 24 и резистора 25, и подключенного к средней точке 26 первого и четвертого плеч инвертора / и к средней точке 27 третьего и второго плеч инвертора 2. Точки 28 н 29 - точки присоединения инвертора 1 к фильтру, а точки 30 и 31 - точки присоединения инвертора 2 к фильтру.

Регулирование мощности осуществляют следующим образом.

В момент времени ti (см. фиг. 2, а) управляющие сигналы подаются на тиристоры 3 и 4 инвертора / и тиристор 11 инвертора 2. Эти тиристоры открываются и ток гн нагрузки протекает по цепи: точка 28 - тиристор 3 - точка 26 - точка 27 - диод 17 - точка 30- тиристор // - тиристор 4 - точка 29. При этом к зажимам колебательного контура 23-25 приложено лишь напряжение EI (см. фиг. 2, б). В момент времени ta отпирается тиристор 12 и запирается диод 17 инвертора 2. Ток нагрузки теперь протекает по цепи: точка 28 - тиристор 3 - точка 26 - точка 27 - тиристор 12 - точка 31 - точка 30 - тиристор // - тиристор 4 - точка 29, а к колебательному контуру 23-25 приложено напряжение f/26, 277 равное сумме напряжениГ EI и Е2 обоих источников питания.

В момент времени /2 ввиду колебательного характера тока нагрузки направление последнего изменяется на обратное.

В промежутке времени i2-/3 ток нагрузки

протекает по цепи: точка 26 - тиристор 7- точка 28 - конденсатор 21 - точка 29 - диод 8 - диод 15 - точка 30 - конденсатор 22 - точка 31 - диод 16 - точка 27, Протекание тока через обратные диоды 7, 8 и 15, 16 вызывает запирание тиристоров 3, 4 и и, 12.

В момент времени /з подаются управляющие сипналы на тиристоры 5 тл 6 иадертора 1 и тиристор 13 инвертора 2 и т. д.

Во втором полупериоде в промежутке времени 3 - 4 электромагнитные процессы в преобразователе повторяются.

Таким образом, изменяя величину задержки t-j. включения тиристора второго плеча одного из мостовых инверторов по отношению к моменту включения тиристора первого плеча инвертора, можно изменять в щироких пределах напряжение, прикладываемое к нагрузке, а следовательно, и мощность, выделяемую в нагрузке.

Предложенный способ дает возможность избежать применения управляемых выпрямителей и поддерживать мощность на постоянном минимальном значении времени t - зпредоставляемом тиристорам для их запирания. Это позволяет уменьщить среднее значение тока, протекающего через обратные диоды, а следовательно,- и их число.

Уменьшение габаритов фильтра и числа полупроводниковых приборов, улучщение коэффициента мощности сети, возможность работы без нагрузочного трансформатора приводит к значительному удешевлению установки в целом.

Предмет изобретен ::.

Способ регулирования мощности вентильных мостовых инверторов, соединенных последовательно со стороны выходов и питающихся от источников -постоянного напряжения, путем одновременного отпирания вентилей двух плеч одного мостового инвертора, формирующих общий полупериод его выходного напряжения, и последующего отпирания через интервал времени вентиля плеча другого мостового инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д., уменьшения стоимости и габаритов инверторов, к управляющему электроду вентиля другого плеча, принадлежащего ко второму мостовому инвертору и формирующего с его указан

ным вентильным плечом общий полупериод выходного напряжения, подают отпирающий импульс одновременно с отпиранием двух вентилей первого мостового инвертора.

Фиг.2