Автономный последовательный инвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей и предназначено для необратимого преобразования постоянного тока в переменный ток повышенной частоты и может быть использовано, например, для питания индукционной нагревательной установки.

По основного авт. св. 535695 известен автономный последовательный инвертор, предназначенный для необратимого преобразования постоянного тока в переменный ток повышенной частоты, используемый преимущественно для питания индукционных нагревательных установок. Известная схема ив- вертора содержит подключенный через дроссели фильтра ко входньам выводам тиристорный мост с узлом коммутации, подключенную параллельную, мосту последовательную цепь из нагрузки и двух разделительных (фильтровых) конденсаторов, а также двух диодов, каждый из которых включен между общей точкой нагрузки и разделительного конденсатора и между обкладкой другого разделительного конденсатора. Узел коммутации состоит из коммутирующих конденсатора и дросселя, выполненного из двух частей, причем одна часть включена последовательно с мостом, а другая - в диагональ переменного тока моста последовательно

с конденсатором. Тиристоры моста зашунтированы встречно-параллельными вентилями, что обеспечивает устойчивую работу инвертора при изменении сопротивления нагрузки от нуля до номинальной величины.

Применение диодов, шунтируквдих нагрузку и каждый разделительный конденсатор, расширяет нагрузочный диа- . пазон инвертора и позволяет питать

нагрузку, сопротивление которой изменяется в сторону увеличения вплоть до бесконечности, причем выходное напряжение инвертора практически остается неизменны. В то же время,

при снижении сопротивления нагрузки до величины ниже номинальной наблюдается уменьшение выходного напряжения и мощности инвертора.

В этой схеме напряжение на нагрузке ограничивается и стабилизируется на уровне 0,5 от входного. Для ряда технологических целей требуется регулирование выходного напряжения и мощности инвертора по определенному

закону. Очевидно, что в известной

схеме при неизменном напряжении питания такое регулирование возможно лишь при изменении сопротивления нагрузки или частоты выходного напряжения, что не всегда приемлемо.

С целью регулирования выходного напряжения и мощности при неизменной величине напряжения питания в предлагаемом инверторе между цет-ю нагрузки и точкой соединения диода с разделительным конденсатором включены встречно-параллельно соединенные тиристор и диод.

Схема инвертора приведена на чертеже, где 1-4 - тиристоры; 5-8 - встречно-параллельные вентили;. 9 - комму тиру нхций конденсатор; 10-11 - коммутирующие дроссели; 12, 13 - разделительные (фильтровые) конденсаторы; 14 - активно-индуктивная нагрузка; 15 - компенсирующий конденсатор; 16, 17 - диоды, через которые осуществляется возврат избыточной реактивной энергии из контура коммутации инвертира помимо нагрузки в источник питания , - фильтровые дроссели; дополнительный тиристор; /1 - дополнительный диод.

Работает инвертор следующим обра зом.

При отпирании, например, тиристоров 1 и 4 и тиристора 20 через элементы контура инвертора и нагрузку протекает высокочастотный импульс тока по цепи: 12, 1, 10, 9, 4, 11, 13, 14 и 15, 20, 12. После прекращения импульса тока через упомянутые тиристоры протекает импульс тока через встречно-параллельные вентили 5 и 8 и дополнительный диод 21 по цепи: 9, 10, 5, 12, 21, 14 и 15, 13, 1 8, 9 (происходит частичный разряд конденсатора 9). Этот ток протекает через нагрузку 14 и конденсатор 15 в обратную сторону. Затем отпираются очередные тиристоры 2 и 3 и дополнительный тиристор 20. Очередной прямой импульс тока протек§.ет по цепи: 12, 2, 9, 10, 3, 11, 13, 14 и 15, 20, 12. Затем после прекращения импульса тока через упомянутые тиристоры через вентили 7 и 6 и дополнительный диод 21 снова протекает через нагрузку 14 и конденсатор 15 обратный импульс тока по цепи: 9, б, 12, 21, 14 и 15, 13, 11, 7, 10, 9. Затем процесс повторяется аналогично выше описанному.

Если сопротивление нагрузки выше номинального, то импульсы высокочастотного тока протекают помимо нагрузки через диоды 16 и 17, как только напряжение на нагрузке станет больше, чем напряжение на каждом из конденсаторов 12 и 13. При этом напряжение на нагрузке ограничивается на уровне напряжения на конденсаторах 12 и 13, т. е. на уровне 0,5 от входного напряжения инвертора.

При регулировании выходного напряжения инвертора отпирание дополнительного тиристора 20 происходит с некоторым запаздыванием после отпирания очередных тиристоров моста инвертора. При этом в первый момент после отпирания тиристоров, например, 1 и 4 моста инвертора ток протекает по цепи: 12 и 16, 1, 10, 9, 4, 11, 13 и 17, 12 и 16. Как только будет открыт дополнительный тиристор 20, так сразу же через нагрузку 14 и конденсатор 15 будет протекать прямой импульс тока, выделяя в ней соответствующую мощность. Ток частичного разряда конденсатора 9, протекающий через встречно-параллельные вентили, например, 5 и 8, протекает через нагрузку так же, как это имеет место в других режимах работы инвертора.

Таким образом, при работе инвертора в режиме регулирования выходного напряжения и мощности до момента открытия дополнительного тиристора 20 ток контура коммутации инвертора замыкается через диоды 16 и 17, а после отпирания тиристора 20 - через нагрузку.

Благодаря регулированию выходного напряжения и мощности расширяется область вовможного применения инвертора длядругих целей. Как известно область применения регулируемых инверторов, способных питать резко переменную нагрузку, значительно шире, чем нерегулируемых. Можно ожидать экономический эффект от применения предлагаемого устройства, определяемый прежде всего видом технологического процесса, а такяе экономией от расширения области применения предлага емого устройства.

Формула изобретения

Автономный последовательный инвертор по авт. св. 535695, отличающийся тем, что, с целью регулирования выходного напряжения и мощности при неизменной частоте, между цепью нагрузки и точкой соединения диода с разделительным конденсатором включены встречно-параллельно с6единен ные дополнительные тиристор и диод.