Однофазный мостовой инвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к устройствам преобразования постоянного тока в переменный ток повышенной частоты, в частности для установок индукционного нагрева.

Известны .мостовые и полумостовые однофазные инверторы, используемые в электротехнических устройствах для преобразования постоянного тока в переменный 1, 2 ИЗ.

Из известный мостовых однофазных инверторов наиболее близким по технической сущности и характеру протекания электромагнитных процессов является инвертор, представляющий собой мостовую схему, в плечи которой включены тиристоры или группы тиристоров 3. В одну диагональ моста положительным полюсом к анодам коммутирующих приборов включен источник постоянного тока, последовательно с которым включен дроссель. В другую диагональ моста включены разделительный конденсатор и параллельно соединенные компенсирующий конденсатор и нагрузка или только компенсирующий конденсатор и нагрузка.

Мостовые однофазные инверторы, у которых нагрузка включена в диагональ моста, могут работать, когда число коммутирующих приборов или групп приборов не меньще четырех. Применение в однофазных мостовых инверторах не менее четырех коммутирующих приборов зачастую неоправданно удорожает стоимость установок, усложняет схему управления, снижает КПД инверторов.

Цель изобретения - упрощение инвертора путем уменьщения числа тиристоров. Поставленная цель достигается тем, что в два противоположных плеча мостовой схемы встречно по обходу плеч моста включены два гальванически развязанных источника, в два других плеча включены компенсирующие конденсаторы или последовательно соединенные компенсирующие и разделительные конденсаторы. Причем нагрузки подключены параллельно компенсирующим конденсаторам, а тиристоры включены в диагонали мостовой схемы. В такой схеме однофазного мостового инвертора число коммутирующих приборов или групп приборов равно

двум.

С целью упрощения и удешевления конструкции инвертора индуктивности в цепях источников постоянного тока можно р; зместить на одном магнитопроводе, при этом они будут магнитно связаны. Нагрузки однофазного мостового инвертора, выполненные в виде двух последовательно расположенных индукторов установки индукционного нагрева, могут охватываться общим магнитопроводом. Магнитная связь между двумя последовательно расположенными индукторами будет и при нагреве в них одной достаточно длинной ферромагнитной заготовки. При высокочастотной закалке целесообразно применение понижающего выходного трансформатора. Нагрузка в виде одного индуктора может подключаться к вторичной o6jviOTKe выходного трансформатора, первичные обмотки которого включены параллельно компенсирующим емкостям. На фиг. 1 представлена принципиальная схема однофазного мостового инветора с двумя коммутирующими приборами в диагоналях мостовой схемы; на фиг. 2 - принципиальная схема однофазного мостового инвертора, индуктивности которого в цепях источников постоянного тока магнитно связаны; на фиг. 3 представлена принципиальная схема однофазного мостового инвертора с одной общей нагрузкой, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, первичные обмотки которого включены параллельно компенсирующим конденсаторам. Однофазный мостовой инвертор, представленный на фиг. 1, содержит два тиристора 1 и 2, включенных в диагонали мостовой схемы. Два источника постоянного тока 3 и 4 включены последовательно с дросселями 5 и 6 в два противоположных плеча мостовой схемы встречно по обходу плеч моста. В два других плеча включены цепочки, состоящие из нагрузок 7 и 8, компенсирующих конденсаторов 9 и 10 и разделительных конденсаторов 11 и 12. При включении тиристора 1 ток источника 3 замыкается ч.ерез дроссель 5, разделительный конденсатор 11 и параллельно соединенные компенсирующий конденсатор 9 и нагрузку 7, а ток источника 4 - через дроссель 6, разделительный конденсатор 12 и параллельно соединенные компенсирующий конденсатор 10 и нагрузку 8. Компенсирующие конденсаторы перезаряжаются по колебательному закону, при этом зарядный ток уменьщается до нуля и тиристор 1 выключается. При включении тиристора 2 ток источника 3 замыкается через дроссель 5, конденсаторы 10 и 12 и нагрузку 8, а ток источника 4 - через конденсаторы 9 и 11 и нагрузку 7. Токи через нагрузки и конденсаторы меняют свое направление относительно того, которое они имели при включении тиристора 1. Коммутирующие конденсаторы заряжаются по колебательному закону, зарядный ток через тиристор уменьщается до нуля и тиристор 2 выключается. После этого включается тиристор 1 и процесс повторяется. Переменное напряжение компенсирующих конденсаторов 9 и 10 прикладывается к нагрузкам 7 и 8. Частота колебаний определяется в основном величинами емкостей 9 и 10, а также индуктивностей нагрузок 7 и 8 коэффициентом взаимоиндуктивности между ними. Регулирование мощности инвертора может осуществляться изменением момента включения тиристоров 1 и 2 относительно фазы напряжения на компенсирующих конденсаторах, изменением напряжения источников питания 3 и 4 или изменением величины индуктивностей 5 и 6. В последнем случае индуктивности 5 и 6 должны быть переменными. Однофазный мостовой инвертор, представленный на фиг. 3, содержит два тиристора 1 и 2, включенных в диагонали мостовой схемы. Два источника постоянного тока 3 и 4 включены последовательно с дросселями 5 и 6 в два протиоположных плеча мостовой схемы встречно по обходу плеч моста. В два других плеча включены два разделительных конденсатора 11 и 12 и два компенсирующих конденсатора 9 и 10. Параллельно компенсирующим конденсаторам включены две первичные обмотки 13 и 14 ВЫХОДНОГО трансформатора. Нагрузка 16 подключена к вторичной обмотке 15 выходного трансформатора. При включении коммутирующего прибора 1 ток источника 3 замыкается через дроссель 5, разделительный конденсатор 11 и параллельно соединенные компенсирующий конденсатор 9 и первичную обмотку 13 выходного трансформатора. Ток источника 4 через дроссель 6 и тиристор 1 замыкается через разделительный конденсатор 12 и параллельно соединенные компенсирующий конденсатор 10 и первичную обмотку 14 выходного трансформатора. Использование двух тиристоров (или двух групп тиристоров) выгодно отличает предлагаемый однофазный мостовой инвертор от прототипа. При этом уменьщается стоимость мостового инветора, упрощается схема управления, снижаются потери электроэнергии при коммутации, повыщается КПД инвертора. Формула изобретения 1. Однофазный мостовой инвертор, содержащий тиристоры, дроссели фильтра, разделительные и компенсирующие конденсаторы, подключенные параллельно выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью упрощения при питании от двух гальванически развязанных источников, последние включены в два противоположных плеча однофазного моста встречно по обходу плеч, в два других плеча включены цепочки из компенсирующих и разделительных конденсаторов, а указанные тиристоры включены в соответствующей полярности в диагонали этого моста.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что дроссели фильтра магнитно связаны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 262253, кл. Н 02 М 7/515, 18.11.68.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 261600, кл. Н 02 М 7/515, 03.09.68.

3.Беркович Е. И. и др. Тнристорные преобразователи высокой частоты. Л., «Энергия, 1973, стр. 29, 35, 46.

fO

Риг.1

V2

/о

Фиг. 2