Последовательный инвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к области-вентильной преобразовательной техники. Известный инвертор предназначен для питания током высокой частоты однофазн переменной нагрузки. Б инверторе со встречно-лараллелыя)гми вентилями с изм нением сопротивления нагрузки изменяет ся выходное напряжение. Увеличение выходного напряжения сверх номинального снижает устойчивость его работы ив-за снижения времени для восстановления управляемости тиристоров. Поэтому важно ограничить величину выходного напряжения инвертора на уровне номинального. Известны последовательные инверторы с диодами встречно-лараллельного включения, в которых применяются цепи для ограничения выходного напряжения на уровне, близком к номинальному -. Известен также последовательный инвертор, который содержит два вентильных инвертирующих моста с коммутирующими контурами в диагоналях переменного тока и встречно-параллельными диодами в каж ДОМ плече, подключенных к одному из выводов ддя источника питания через дроссели фильтра, а другими выводами - к выходным выводам,конденсаторы фильтра, одними своими обкладками подключенные к общим точкам соединения инвертирующих мостов с обмотками дросселя фильтра, а другими - с противоположными B Jходными выводами, и через дроссель фильтра к другому выводу для источника -пита ния З. С целью повышения устойчивости работы инвертора с диодами встречно-параллельного включения использованы авто- , трансформаторы, одна из полуобмоток каждого из которых включена в цепь нагрузочного колебательного контура к подсоедвиена к одной из выходных клемм инвертора, а вторая полуобмотка через дополнительный диод подсоединена к одной из обкладок (фильтрового конденсатора, другая обкладка которого подключена к противоположному выходному выводу, причем компенсирующий конденсатор нагрузочного контура подключен к отпайкам автотрансформаторов. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Швертор содержит тиристоры l-8j, диоды 9-16 встречно-4Шраллельного включения, коммутирующие конденсаторы 1718, коммутирующие дроссели 19-22, филь ровые конденсаторы 23-24, фильтровые дроссели 25-26, компенсирующий конденсатор 27 в контуре нагрузки, активно-ин дуктивная нагрузка - индуктор 28, автотрансформаторы 29-30, дополнительные диоды. Автотрансформаторы 29 и 30 имеют по две полу обмотки 33 и 34. Они включены последовательно и имеют один общий промежуточный вывод. Эти трансформаторы могут иметь воздушное исполнение, однако для улучшения магнитной свя зи между обмотиами целесообразно их вы полнение на незамкнутом магнитопроводе (например, из феррита). Введение немагнитных зазоров облегчает подбор магнитопровода по условиям исключения его насышения большим током контура нагрузки протекающим через обмотку 33, При достаточно ы 1сокой добротности нагрузочного колебательного контура (что в большинстве случаев имеет место на практике) в нем, а следовательно, и через обмотки 33 автотрансформаторов про текает ток, близкий по форме к синусоидальному. На обмотках 34 наводится ЭДС также синусоидальной формы. Если нащряжение на нагрузке в сумме с напряжением на обмотках 33 и 34 окажется выше, чем напряжение на фильтровых кон денсаторах 23 ИЛИ 24, т.е. выше полногх напряжения источника питания, го откроются дополнительные диоды 31 и 32, через них будет протекать ток возврата энергии с коптура нагрузки, дальнейший рост напряжения на выходных клеммах ин вертора ирекрашается. Работает инвертор следующим образом От источника постоянного тока через фильтровые дроссели 25 и 26 заряжаются фильтровые конденсаторы 23 и 24. При отпщ)анви, например, тиристоров 1 и 4 импульс высокочастотного тока протекает по цепи: 23-21-1-17-19-4-«агрузка23. После прекращения тока через тирис торы 1 и 4 нроводят обратный импульс тока за счет частичного разряда конденсатора 17 встречно-параллельвые диоды 12 н 9 по пепв: 17-9-21-.23-нагрузка12-19-17. Одновременно с этим нмпульOM, т.е. после прекрашения тока через тиристоры 1 и 4 проводят вьгсокочастот- ный импульс тока очередные тиристоры 5 и 8 по цепи: 24-22-5-20-18-8-нагрузка-24. Затем проводят ток в том же контуре, но в обратную сторону, встречнопараллельные диоды 16 и 13, Одновременно протекает ток через очередные тиристоры 2 и 3 по цепи: 23-21-2-19-173 нагрузка-23. Затем снова в обратную сторону в этой же цепи протекает ток через встречно-параллельные диоды 11 и 10. Одновременно протекает ток, через очередные тиристоры 6 и 7 по цепи: 24- 2 2-6-18-20 7-нагрузка-24. Далее процесс повторяется аналогичным образом. Из рассмотрения принципа работы инвертора видно, что при поочередной работе тиристоров обоих мостов через нагрузку (нагрузочный колебательный контур) протекает переменный высокочастотный ток, причем в нагрузке прямой ток одного моста совпадает по направлению с обратным током другого моста. Рассмотрим, как работает инвертор в режиме ограничения напряжения на выходе. При работе тиристоров 1-4 импульс тока через нагрузку протекает слева направо. При этом на левой клемме инвертора (а) будет плюс, а на правой (в) минус. Если суммарное напряжение на обмотках дополнительного трансформатора 29 и на активно-индуктивной нагрузке окажется выше, чем напряжение на фильтровом конденсаторе 23, отпирается дополнительный диод 31 и через него протекает ток по цепи: активно-индуктивная нагрузка-обмотки 33 и 34-31-23-нагруака. При этом избыточная энергия из контура нагрузки возвращается в фильтровый конденсатор 23, подключенный с обеих сторон через дроссели фильтра 25 и 26 к источнику питания, т.е. энергия возвращается в источник питания. Аналогичным образом возвращается энергия в источник питания при работе другого моста. Если суммарное напряжение на нагрузке 28 и на обмотках трансформатора ЗО окажется выше, чем напряжение на конденсаторе 24, ток через диод 32 протекает по цепи: активно-индуктивная нагрузка-обмоткн 33 и 34-32-24-нагрузка. Из схемы видно, что обмотки 33 автотрансформаторов 29 и 30 включены в цепь нагрузочного контура, являясь его частью. Их сечение должно быть рассчитано на большой ток параллельного нагру- зочного контура. Применение автотрансформаторов позволяет увеличить жесткость ограничения выходного напряжения и тем самым улуч шить технические показатели инвертора. Увеличение жесткости достигается тем, что связь между обмотками трансформатора лучше, чем между обмоткой индуктора и дополнительной обмоткой. В Конту ре нагрузки высокой добротности величина тока пропорциональна величине выходного напряжения инвертора и, следователь но, величина напряжения в обмотках 33 автотрансформаторов 29 и 30 также пропорциональна величине выходного напряже ния инвертора. Из вышеописанного следует, что сугимарное напряжение на активно- шдуктивной нагрузке и на обмотках автотрансформаторов пропорционально выходному напряжению инвертора. В случае роста выходного напряжения до величины выше номинальной будет происходить возврат избыточной энергии из контура нагрузки в,источник питания, что ограничит величину выходного напряжения на заданном уровне и сохранит устойчивый режим работы инвертора. Ф О рм ула изобретения Последовательный инвертор, содержащий два инвертирующих моста с коммутирующими контурами в диагоналях перемен ного тока и встречно-лараллельными диодами в каждом плече, подключенных к

AJ/

SJ одному из выводов для источника питания через дроссели фильтра, а другими выводами - к выходным выводам и через дроссель фильтра к другому выводу для источника питания, конденсаторы фильтра, одними своими обкладками подключенные к общим точкам соединения 1швертирующих мостов с обмотками дросселя фильтра, а другими обкладками - с противоположными выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы, он снабжен двумя дополнительными диодами и двумя автотрансформаторами, одна из полуобмоток каждого из которых включена в цепь нагрузочного колебательного контура и подсоединена к одной из выходных клемм, а вторая полуобмотка через дополнительный диод подсоединена к одной из обкладок соответствующего фильтрового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к противоположному выходному выводу, чем в нагрузочном колебательном контуре компенсирующий конденсатор подключен к отпайкам автотрансформаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 48О165, кл. И 02 М 7/515, 07.08.72. 2.Патент США № 3327200, кл.321-45, 20.06.67. 3.Авторское свидетельство СССР № 486439, кл. Н 02 М 7/515, 10.09.71.